РОЗВИТОК ЗДІБНОСТЕЙ ШКОЛЯРІВ НА УРОКАХ ФІЗИКИ
У сучасних умовах розвитку суспільства перед школою особливо гостро постає проблема підготовки не "носіїв знань", а активних, мислячих особистостей, здатних не лише орієнтуватися і пристосовуватися до нових умов, але й змінювати їх, пізнавати оточуючий світ та впливати на нього.
У навчальних програмах з предметів природничого циклу дається перелік умінь, специфічних для конкретних предметів (наприклад, у курсі фізики – здійснювати вимірювання сили тертя і зважування тіл динамометром, визначати густину речовини і т.д.). Але перелік умінь дається без якої-небудь системи, тому в шкільній практиці формування умінь відбувається ще малоефективно, що призводить до різкої розбіжності між ростом обсягу інформації, що підлягає засвоєнню, і рівнем сформованості умінь, необхідних для переробки і засвоєння знань.
У навчанні фізики та інших предметів природничого циклу провідну роль відіграють експериментальні вміння. Проведені дослідження (Н.М. Бєлякова, А.А. Бобров, А.В. Усова) привели до висновку, що при нині застосовуваній у середній школі методиці уміння самостійно проводити експеримент, ставити найпростіші досліди формується в учнів вкрай повільно. Учні все ще виконують досліди за готовими інструкціями, в яких визначені складові всіх операцій, послідовність їх виконання, способи математичної обробки отриманих даних і т.д. Діяльність учня носить в основному репродуктивний характер. У результаті учні, виконавши в процесі навчання кілька сотень дослідів із фізики, хімії, біології, до моменту закінчення середньої школи не можуть визначити характерні риси експерименту як методу наукового пізнання, виділити в ньому основні операції та виконати їх самостійно. Отже, необхідно вдосконалити методику формування в учнів експериментальних умінь, які є важливою складовою пізнавальних умінь.
Під експериментом розуміють науково поставлений дослід, спостереження досліджуваного явища в певних умовах, що дозволяють стежити за ходом явища і відтворити його при повторенні цих умов. Експериментальний метод дає можливість встановити причиново-наслідкові зв'язки між явищами, зв'язок між величинами, що характеризують властивості тіл і явищ. Він дає можливість з'ясувати кінетику, динаміку процесів і їхню енергетичну сутність. Експеримент дозволяє здійснювати перевірку правильності наукових висновків і відкриттів нових закономірностей. Експеримент є засобом дослідження і винаходу нових приладів, машин, матеріалів, засобом перевірки придатності технічних проектів і технологічних процесів.
Навчальний експеримент не тотожний науковому, але має ряд загальних із ним рис. Широке застосування експерименту в шкільному викладанні сприяє формуванню в учнів правильного уявлення про особливості наукового експерименту і сутність цього методу наукового дослідження, а також елементарних експериментальних умінь.
Науковому експерименту, як правило, передує умовивід у вигляді гіпотези про те, що повинно бути при визначених діях. На цій основі моделюються зміст, хід експерименту і його мета. Коли зміст експерименту визначений, розробляється спосіб і методика його здійснення. Це перший етап на шляху до здійснення експерименту. Задача другого етапу полягає у створенні матеріально-технічних умов, необхідних для безпосереднього здійснення експерименту (прилади, установки, приміщення). Тільки тоді може бути поставлений власне сам експеримент, який включає спостереження, вимірювання і запис результатів спостережень і вимірювань. Але даним етапом він не закінчується. Завершальною частиною є теоретичний аналіз і математична обробка результатів вимірів. Кінцеву мету експерименту представляють висновки, що формулюються в результаті цієї обробки.
Розглянуті етапи наукового експерименту тією чи іншою мірою присутні в навчальному експерименті. Чим вище рівень самостійності учнів, тим повніше представлені всі етапи.
Зі сказаного випливає, що навчання учнів методики експерименту повинне включати формування наступних експериментальних умінь:
1) самостійне формулювання мети досліду;
2) формулювання й обґрунтування гіпотези, що лежить в основі експерименту;
3) виявлення умов, необхідних для постановки досліду;
4) проектування експерименту;
5) добір необхідних приладів і матеріалів;
6) складання експериментальної установки і створення необхідних умов для виконання досліду;
7) здійснення вимірювань;
8) проведення спостережень;
9) фіксування (кодування) результатів вимірювань і спостережень;
10) математична обробка результатів вимірювань;
11) аналіз результатів і формулювання висновків.
Чим детальніше аналізується структура діяльності й ґрунтовніше відпрацьовується кожна з операцій на початковому етапі, тим швидше уміння стає узагальненим і більше операцій виконується в згорнутому вигляді, тим швидше учні опановують уміння самостійно (без докладних інструкцій учителя) виконувати досліди. При цьому значно підвищується роль експерименту в засвоєнні учнями понять і законів.
Поступовий виклад плану діяльності при виконанні навчального експерименту дозволяє учням опановувати більш складними операціями. Тому осмислення і реалізація розгорнутого плану для них не становитиме труднощів. Вони виявляться вже підготовленими до цього всім попереднім ходом навчання.
Для того щоб учні могли якісно оволодіти основами фізичного експерименту, небхідно спланувати роботу вчителя та створити систему завдань, виконання яких передбачало б формування експериментальних вмінь. Для цієї мети можуть слугувати експериментальні завдання творчого характеру (інакше – ТЕЗ – творчі експериментальні завдання). ТЕЗ відрізняються від типових задач чи лабораторних робіт тим, що ні ідея, ні хід виконання, а в більшості випадків і кінцевий результат учню не відомі і немає чіткого алгоритму їх виконання. Однак в працях, присвячених винахідництву в цілому і творчій діяльності учнів, існує тенденція до створення загального плану дій, який проте не гарантує успішного проходження учнями всіх його етапів самостійно, а відповідно, і виконання завдання без допомоги вчителя. Все ж виконання подібних завдань буде підготовкою до самостійного виконання творчих експериментальних завдань на другому ступені вивчення фізики та інших природничих предметів.
Найбільші труднощі викликає формування в учнів уміння правильно формулювати мету експерименту, висувати й обґрунтовувати гіпотезу, яку можна покласти в його основу. Тим часом природничі науки не можуть обійтися без висування гіпотез. У процесі вивчення природничонаукових дисциплін, як правило, не проводиться спеціальне ознайомлення учнів зі змістом поняття "гіпотеза", хоча вони зустрічаються з ним при вивченні фізики (гіпотеза Ампера, гіпотеза Максвелла, гіпотеза Планка та ін.).
Постановка перед учнями питань і завдань проблемного характеру спонукає формулювати й обґрунтовувати гіпотези на основі вивчених явищ, теорій і перевіряти їх за допомогою експерименту.
Уміння самостійно формулювати й обґрунтовувати гіпотезу впливає на виконання наступних структурних елементів експерименту: визначення умов проведення досліду, його проектування, аналіз результатів досліду і формулювання висновків. Для розвитку уміння висувати і обґрунтовувати гіпотезу можна застосовувати багато методів - метод проб і помилок, метод каталога, морфологічного аналізу, метод контрольних питань, елементи ТРВЗ (АРВЗ– алгоритм розв’язування винахідницьких задач), "мозковий штурм", синектичний метод.
Багато учнів, що виконують досліди за традиційною методикою, не усвідомлюють усієї важливості встановлення і дотримання умов їхнього перебігу, що приводить до спотворених результатів. Це є наслідком того, що вчителі природничонаукових дисциплін не звертають належної уваги на формування в учнів уміння самостійно визначати умови проведення експерименту та дотримуватися їх.
Тим часом цілеспрямоване формування цього уміння учитель фізики може почати вже в сьомому класі при проведенні перших дослідів. При формуванні розглянутого уміння у восьмому класі потрібно направити діяльність учнів на самостійне визначення умов досліду, показати, що часто ці умови вже "закладені" у меті експерименту й у теоретичному обґрунтуванні гіпотези.
Успішне виконання наступного структурного елемента експерименту – його проектування – обумовлене тим, наскільки глибоко учні усвідомили мету експерименту, його гіпотезу й умови протікання. Тільки після виконання перерахованих структурних елементів експерименту проводиться підбір необхідних приладів і матеріалів, складання установки, здійснюються заплановані спостереження і вимірювання, проводиться їх запис, математична обробка результатів і аналіз. Наприкінці роботи робиться висновок про те, чи досягнута ціль, чи підтвердилася гіпотеза.
Таким чином, під час виконання ТЕЗ здійснюється формування експериментальних вмінь учнів та їх розвиток вже на першому етапі вивчення фізики. Крім формуючої функції, такі завдання можуть виконувати і контролюючу функцію. Також можна буде більш об’єктивно оцінити навчальні досягнення учнів, особливо на високому рівні.
Щоб можна було гарантувати успішне виконання ТЕЗ, доцільно використовувати задачі-підказки, з яких методом аналогій можна виявити спосіб виконання творчого завдання.
За матеріалами статті: І.С. Войтович, Ю.М. Галатюк, (Рівненський державний гуманітарний університет). ФОРМУВАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ УМІНЬ УЧНІВ НА ПЕРШОМУ СТУПЕНІ ВИВЧЕННЯ ФІЗИКИ. http://eprints.zu.edu.ua/552/