Формирование эксперименальных умений школьников на лабораторном практикуме по физике

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Народное образование. Педагогика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 378. 14:53
ФОРМИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНАЛЬНЫХ УМЕНИЙ ШКОЛЬНИКОВ НА ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ ПО ФИЗИКЕ
© 2013
С. Н. Потемкина, кандидат педагогических наук, доцент, заведующая секцией «Общая физика» кафедры «Общая и теоретическая физика»
Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Ключевые слова: лабораторный практикум- самостоятельная работа- экспериментальная компонента метода познания- экспериментальные умения.
Аннотация: В статье рассматривается один из возможных способов формирования экспериментальных навыков у учащихся на лабораторных занятиях при изучении дисциплины физика. Процедура проведения экспериментальных исследований школьниками отрабатывается на комплектах ЕГЭ-лабораторий и адаптированных для них лабораторных работ вузовского цикла.
Одной из целей вузовского физического образования является освоение студентами естественнонаучного метода познания. Какая ситуация складывается с абитуриентами, изучавшими предмет физика в школе, при поступлении в ВУЗ?
Действующий стандарт профильного уровня изучения предмета физика предполагает два уровня его изучения: базовый и повышенный. Однако минимум содержания базового уровня и требования к уровню подготовки составлены таким образом, чтобы обеспечить лишь общекультурную подготовку выпускников в этой области. Например, в требованиях к уровню подготовки вообще не указано решение задач по физике. Базовый уровень изучения предмета физика не обеспечивает абитуриентам возможность полноценного продолжения образования в высших учебных заведениях физико-технического профиля. В настоящее время демографическая ситуация такова, что в технические вузы выпускники принимаются практически с любыми баллами, хотя бы незначительно превышающими минимальную границу. По результатам 2012 г. половина выпускников, участвовавших в ЕГЭ по физике, показала способность выполнять лишь задания базового уровня сложности. При поступлении в вузы эта многочисленная группа будет явно нуждаться в коррекционных занятиях, без которых можно прогнозировать серьезные трудности при освоении программ высшего профессионального образования. При принятии стандарта 2004 года предполагалось, что все учащиеся, собирающиеся поступать в вузы, где в качестве вступительного испытания используется ЕГЭ по физике, получат возможность изучать этот предмет на профильном уровне. Но практика организации профильных классов говорит о том, что реализовать профильное обучение повсеместно явно не удается. В профильных физико-математических классах обучается порядка 5−6% выпускников. Статистика сдачи ЕГЭ по физике за два последних года такова: в 2011 г. — 185 432, а в 2012 г. — 206 029, из них изучали физику на базовом уровне, соответственно — 130 000, и 190 000. Следовательно, большая часть учащихся, стремящихся стать будущими инженерами, не получила того образования, которое необходимо для продолжения обучения в технических вузах. Учителя школ уже давно поняли, что нельзя «натаскать» на ЕГЭ, выполняя бесконечные тесты из заданий с выбором ответа.
Отметим, что технология проведения ЕГЭ по физике не позволяет в его рамках проверить экспериментальные умения каждого отдельного абитуриента, пре-
доставив экзаменуемому комплект лабораторного оборудования и предложив выполнить экспериментальное задание, а эксперимент всегда был традиционной частью школьных выпускных экзаменов по физике.
«В рамках ФИПИ был проведен педагогический эксперимент в Раменском районе Подмосковья по введению дополнительного испытания с использованием экспериментальных заданий. Однако, введение этого, так называемого „экспериментального тура по физике“, потребовало существенных финансовых затрат от государства и до сих пор „экспериментальный тур“ не внедрен в практику проведения ЕГЭ по физике, а проблема формирования экспериментальных умений и навыков у обучающихся при изучении предмета физика остается и проявляется в результатах международных исследований, в которых принимает участие наша страна» [1].
«В итоговом аналитическом отчете о результатах единого государственного экзамена за 2012 г. по физике отмечаются существенные затруднения при выполнении заданий на объяснение физических явлений и определение характера изменения физических величин при протекании различных процессов. При анализе работы с информацией, представленной в различном виде, отмечаются высокий уровень в понимании графиков различных процессов и недостатки при интерпретации табличной информации. По сравнению с 2011 годом снизились результаты выполнения расчетных задач повышенного уровня сложности. Выявлены дефициты в построении объяснений с опорой на изученные законы и явления при выполнении качественных задач. Половина участников единого государственного экзамена (ЕГЭ) по физике владеют лишь основными содержательными элементами знаний и простейшими умениями, которые соответствуют требованиям стандарта по физике базового уровня. Число профильных физико-математических классов в образовательных учреждениях страны явно недостаточно для обеспечения вузов физико-технического профиля конкурентоспособными абитуриентами» [2].
Для решения этой проблемы в Тольяттинском государственном университете в рамках Программы развития вуза кафедрой «Общая и теоретическая физика» с 2010 года разработан и реализуется проект «Физика в экспериментах для школьников».
В проекте «Физика в экспериментах для школьников», как и в учебном предмете физика, отражены две компоненты метода познания — теоретическая и экспериментальная.
Теоретическая компонента, представленная в минимуме содержания и общекультурных и профессиональных компетенциях, включает в себя некоторые общие методологические представления о методе познания как таковом (например, школьник должен знать/понимать основные понятия и законы дисциплины физика).
Экспериментальная компонента освоения метода познаний содержит как общие умения (например, построение графиков и т. д.), так и некоторые частные способы измерения (проведение простейшего физического эксперимента на лабораторных работах, и обработка результатов его измерений).
В разделе «Требования к уровню подготовки выпускников» федерального компонента Стандарта среднего (полного) общего образования по предметам естественнонаучного цикла зафиксированы результаты обучения, соответствующие формированию различных экспериментальных умений. Например, выпускники должны демонстрировать умения описывать и объяснять результаты различных наблюдений и физических экспериментов, измерять целый ряд физических величин" [3].
В контрольно-измерительных материалах ЕГЭ по физике эти требования отражены лишь частично. Например, в тестовых заданиях ЕГЭ по физике экспериментальные умения проверяются заданиями на построение графика по данным эксперимента, анализа экспериментальных данных, или при помощи фотографий реальных физических опытов. Конечно, визуализация физического эксперимента, представленного в виде фото, приближает учащегося к анализу результатов физического эксперимента, но не формирует у него даже элементарных экспериментальных навыков работы с приборами.
Целью проекта «Физика в экспериментах для школьников» (далее проект ФЭШ) является формирование у учащихся процедуры проведения элементарных экспериментальных исследований. Лабораторные работы выполняются школьниками на комплектах ЕГЭ-лабораторий по физике: «Механика», «Молекулярная физика», «Электричество и магнетизм», «Оптика», и на реальных установках из вузовского курса физики для инженерных специальностей, адаптированных под данный проект. Для визуализации физического эксперимента используется современное мультимедийное учебное пособие — Программы Физикона" [4].
В проекте ФЭШ учащемуся предлагается освоить три вида лабораторного эксперимента: 1) простой -на комплектах ЕГЭ-лабораторий- 2) на учебных установках, используемых в учебном процессе Тольяттин-ского государственного университета для инженерных специальностей, адаптированных для школьников- 3) сложный — на комплектах ЕГЭ-лабораторий — экспериментальные задачи части С по программе экзамена ЕГЭ по физике.
При выполнении лабораторных работ первого вида школьник получает задание с пошаговой инструкцией его выполнения под руководством преподавателя (методические указания по выполнению лабораторной работы).
Второй вид лабораторного практикума — практикум на адаптированных для школьников лабораторных установках, используемых в учебном процессе ТГУ, проводится на реальных установках, но с использованием возможностей персональных компьютеров. Физика —
экспериментальная наука, и при ее изучении получение элементарных навыков проведения физического эксперимента является совершенно необходимым. Важнейшим моментом лабораторного занятия второго типа является организация самостоятельной работы школьника в рамках занятия: только оставшись один на один с прибором, или установкой, планируя и проводя эксперимент, школьник воспринимает его как средство познания действительности.
Для проведения занятий этого типа необходимо:
1) детально проработанное методическое обеспечение каждой отдельно взятой лабораторной работы [5, 6]-
2) индивидуальная, спроектированная для каждой лабораторной работы система тестов и отчетов, выполняемых и представляемых в электронном виде [7]-
3) специальным образом спроектированная учебная лаборатория (лаборатория проекта ФЭШ).
Элементарной ячейкой учебной лаборатории в проекте ФЭШ является рабочее место учащегося, состоящее из двух, расположенных рядом, специализированных столов, на одном из которых размещена лабораторная установка или комплект ЕГЭ-лаборатории (ЕГЭ-чемоданчик), а на другом — персональный компьютер. При выполнении учащимися лабораторных работ на вузовских установках используются возможности интернет-технологий, а также новые формы работы: 1) тестовый контроль знаний-
2) электронный бланк отчета.
Использование электронного бланка отчета к лабораторной работе позволяет учащемуся использовать возможности ПК при обработке результатов и расчете погрешности измерений. «На каждом ПК в лаборатории проекта ФЭШ установлены: подробное иллюстрированное методическое руководство к выполнению лабораторной работы и составлению отчета- тестовая система (на базе оболочки По2нание), позволяющая проводить автоматизированные допуск-сдачу работы, а также электронный бланк отчета о проделанном эксперименте» [8].
При выполнении работ второго вида осуществляются: 1) знакомство учащихся с лабораторным оборудованием, используемым в вузе на лабораторном практикуме для студентов инженерного профиля- 2) проверка усвоения знаний методом тестового контроля-
3) формирование умений и навыков оформления и представления результатов физического эксперимента в виде таблиц и графиков.
Третий вид лабораторного практикума — решение экспериментальных задач повышенной сложности на комплектах ЕГЭ-лабораторий. В отличие от первого и второго видов лабораторного практикума, реализуемых в проекте ФЭШ, при выполнении работ этого вида учащийся получает задание, в котором сформулирована только цель работы. Учащемуся предлагается провести выполнение и оформление результатов лабораторного эксперимента самостоятельно, т. е.: 1) подобрать необходимый комплект оборудования, используя комплекты ЕГЭ лабораторий- 2) определить порядок проведения опыта или наблюдения в зависимости от поставленной цели и описать его- 3) выбрать необходимые измерительные приборы и оптимальный набор оборудования в зависимости от поставленной цели исследования- 4) собрать экспериментальную установку- 5) провести прямые измере-
ния физических величин- 6) оценить погрешность измерения и представить результаты эксперимента с учетом абсолютной погрешности измерений- 7) проиллюстрировать результаты исследования в виде таблиц, или графиков- 8) сделать выводы на основе полученных в опыте или наблюдении результатов- 9) объяснить полученные результаты на основе известных физических явлений, законов, теорий.
Уровень формирования экспериментальных умений оценивается преподавателем после собеседования с учащимся по отчету, представляемому после выполнения каждого из видов лабораторного задания.
Объем программы занятий в проекте ФЭШ составляет 72 часа. Она реализуется в течение двух семестров обучения: весенний семестр (36 часов для 10 кл.) и осенний семестр (36 часов для 11 кл.).
В рамках проекта ФЭШ мы используем лабораторные работы шести различных типов: 1) обработка результатов прямых и косвенных измерений- 2) сравнение рассчитанных числовых значений физических величин с результатами их измерений- 3) наблюдение и объяснение физических явлений- 4) проверка статуса предложенных гипотез- 5) построение графика эмпирической зависимости одной физической величины от другой- 6) проведение исследования по проверке зависимости одной физической величины от другой практикуме.
Использование различных видов и типов лабораторных работ в проекте «Физика в экспериментах для школьников» позволяют сформировать у школьника начальные экспериментальные умения и навыки и подготовить учащегося к поступлению в вуз на специальности инженерного профиля.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Демидова М. Ю.: Выпускники могут решать лишь базовые задания ЕГЭ по физике. -URL: ria. ru_analysis/20 111 108/483727759. html. Дата обращения 03. 03. 2013.
2. Итоговый аналитический отчет о результатах единого государственного экзамена 2012 г., C. 22−23. -URL: /www. fipi. ru/binaies/1353/1. pdf. Дата обращения 05. 09. 2013.
3. ЕГЭ-лаборатория / Демидова М. Ю., Никифоров Г. Г., Поваляев О. А. / Методическое руководство по работе с комплектом. -М.: МГИУ, 2008. — 48 с.
4. Мультимедийное пособие Программа Физикона «Открытая физика», версия 2.6., части 1 и 2.
5. Механика и молекулярная физика: лабораторный практикум для школьников / С. Н. Потемкина [и др. ]- под общей редакцией С. Н. Потемкиной. — Тольятти: Изд-во ТГУ, 2013. — 98 с.
6. Механика, молекулярная физика, электродинамика, оптика для школьников на комплектах ЕГЭ-лабораторий: лабораторный практикум / Л. О. Потемкина, Е. А. Ведутенко, С. Н. Потемкина. — Тольятти: Изд-во ТГУ, 2013. — 116 с.
7. Физическое образование: структура лаборатории и новые формы работы студента / А. А. Панферов, С. Н. Потемкина, С. В. Талалов / Высшее образование сегодня. — № 9, 2007. — С. 80−82.
8. Физический практикум: новая форма организации работы студента с реальным физическим оборудованием / С. Н. Потемкина, С. В. Талалов / Физическое образование в вузах. — Том 13, номер 1, 2007. -С. 104−111.
FORMATION OF EXPERIMENTAL SKILLS OF SCHOOLCHILDREN IN PHYSICS LABORATORY TRAINING
© 2013
S.N. Potemkina, candidate of pedagogical sciences, associate professor, head of the section «General Physics» of the Department «General and Theoretical Physics»
Togliatti State University, Togliatti (Russia)
Key words: laboratory training- self-study- experimental component of cognition method- experimental skills. Annotation: One of the possible ways of formation experimental skills of schoolchildren in laboratory classes during the study of the physics discipline is discussed in this article. The procedure of experimental studies by schoolchildren worked through the GSE-laboratories and adopted laboratories of university labs cycle.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой