Активизация мыслительной деятельности учащихся при проведении фронтального эксперимента

Мангазеева Людмила Михайловна, учитель физики

Статья отнесена к разделу: Преподавание физики

Искра жажды знаний зажигается учителем. Познание начинается с удивления, а продолжается через деятельность. Обучать – это значит постоянно использовать приемы, стимулирующие самостоятельный поиск, с помощью которого ученик находит, открывает для себя новые знания. Многолетний опыт преподавания физики в школе убеждает в том, что наиболее эффективны те методы обучения, которые способствуют развитию мышления учащихся и получению ими прочных знаний.

Источником мыслительной деятельности является проблемная ситуация. Трудность управления умственной деятельностью в решении проблемных ситуаций обусловлена тем, что для одной группы учащихся задание является проблемным, а для другой – не проблемным. Дифференцированные задания, имеющие поисковый характер ставят ученика в позицию творческого исследователя, при этом вырабатывается способность самостоятельно получать знания и работать с той скоростью, какая соответствует его подготовки. Мною многократно апробированы на уроках физики задания с “дозами помощи” - подсказками. В подсказке указывается последовательность шагов в решении проблемы. Объем информации, содержащийся в ней, определяется характером задания и уровнем его трудности. Учащиеся, быстро справившиеся с заданием, получают дополнительное задание. При такой организации работы, оказалось, очень легко создавать и поддерживать ситуацию успеха.

Особенностью моих уроков является интенсивная самостоятельная деятельность учащихся, а одним из видов самостоятельной деятельности учащихся, используемых мною, является фронтальный эксперимент.

Фронтальные экспериментальные задания – это кратковременные наблюдения, измерения и опыты, тесно связанные с темой урока. Такие задания позволяют вести изучение теоретических вопросов на экспериментальной основе. Осуществляется он на простейшем оборудовании.

Основное назначение фронтального эксперимента:

Образовательная функция: он способствует формированию у учащихся теоретических знаний; интеллектуальных и практических умений и навыков, в том числе умений выполнять простые наблюдения, измерения и опыты, обращаться с приборами.

Развивающая функция: он способствует развитию мышления учащихся, т.к. побуждает их к выполнению умственных операций.

Воспитывающая функция: он способствует развитию самостоятельности и инициативы учащихся.

Благодаря кратковременности выполнения, этот ученический эксперимент применим на любом этапе урока: при объяснении нового материала, отработке практических навыков, повторении и обобщении изученного на уроке.

В качестве примера, используемый мною, фронтальный эксперимент по теме “Механические колебания”.

Опыт №1. Изучение свободных колебаний груза, подвешенного на резиновом шнуре, груза, подвешенного на нити.

Цель: Выяснить условия возникновения свободных колебаний.

Оборудование: Груз массой 100г, шнур резиновый, шарик диаметром 25мм на нити.

Подсказка: Выведите груз из положения равновесия и ответьте на вопросы:

1). Под действием каких сил маятник совершает колебания?
2). Почему колебания маятника постепенно затухают?

Опыт №2. Превращения энергии при колебательном движении.

Цель: Наблюдение превращения потенциальной энергии в кинетическую энергию и обратно при колебательном движении.

Оборудование: Груз массой 100г, шнур резиновый, шарик диаметром 25мм на нити.

Подсказка: Наблюдая за колебаниями каждого из маятников, ответьте на вопросы:

1). В каком положении колеблющееся тело имеет наибольшее и наименьшее значение потенциальной энергии?
2). В каком положении колеблющееся тело имеет наибольшее и наименьшее значение кинетической энергии?
3). Изменяется ли полная механическая энергия, если сопротивление воздуха не учитывать?

Опыт №3. Измерение амплитуды, периода, частоты колебаний нитяного (математического) маятника.

Оборудование: Нитяной маятник, линейка измерительная, секундомер.

Подсказка: 1). Поднимите маятник над линейкой так, чтобы центр тяжести шарика находился напротив нулевого деления шкалы линейки, а шарик почти касался ее. Отклоните маятник от положения равновесия на небольшой угол и отпустите.

2). Измерьте среднюю амплитуду колебаний маятника.
3). Измерьте время, за которое маятник сделает 10 полных колебаний.
4). Вычислите период и частоту колебаний .

Опыт №4. Изучение фазы колебаний маятников.

Цель: Наблюдение и сравнение одновременного движения двух нитяных маятников при различной разности фаз их колебаний.

Оборудование: Штатив с муфтой и лапкой, два нитяных маятника одинаковой длины.

Подсказка: 1). Отклоните один маятник от положения равновесия на небольшое расстояние и отпустите. Наблюдайте за колебаниями маятника. В каких положениях относительно положения равновесия находится маятник, если фаза его колебаний равна ?

2). Отклоните оба маятника в противоположные стороны от положения равновесия и одновременно отпустите их. С какой разностью фаз колеблются маятники?

3). Приведите оба маятника в колебания с разностью фаз 0, .

Опыт №5. Проблемное задание. “Выяснить, от чего зависит период колебаний нитяного маятника”.

Цель1. Выясните, зависит ли период колебаний нитяного маятника от его массы.

Оборудование: Штатив с муфтой и лапкой, нить, набор гирь массой 100,50,20г, секундомер.

Подсказка: Не меняя длину маятника, определите периоды колебаний маятника, когда его масса равна 100,50,20г . Сформулируйте вывод.

Цель 2. Выясните, зависит ли период колебаний маятника от амплитуды колебаний.

Оборудование: Штатив с муфтой и лапкой, маятник произвольной длины, транспортир, секундомер.

Подсказка: Отклоните маятник от положения равновесия на 10⁰ и определите период колебаний . Аналогичные измерения и вычисления выполните при отклонениях нити от вертикали на 20⁰. Сформулируйте вывод.

Цель 3. Выясните, зависит ли период колебаний нитяного маятника от его длины.

Оборудование: Штатив с муфтой и лапкой, маятник произвольной длины, линейка, секундомер.

Подсказка: Определите период колебаний маятника длиной 1м . Уменьшите длину в 2раза, определите период колебаний. Уменьшите длину еще в 2раза, определите период колебаний. Сформулируйте вывод.

Опыт №6. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

Ученики выполняют и оформляют работу по алгоритму “Учусь ставить эксперимент”

1. Я хочу узнать…
2. Я об этом уже знаю…
3. Какие предложения (идеи)…
4. Необходимые приборы…
5. Какие величины можно измерить?
6. Какие величины можно рассчитать и как?
7. Делаю выводы…

8. Что будет, если… (изменить какой – то параметр, условие опыта)

Поскольку работа выполняется без инструкции, то степень самостоятельности учеников оказывается более высокой, чем при традиционном способе проведения лабораторной работы.

Опыт №7. Проверьте на опыте, что периоды колебаний математического и конического маятников одинаковой длины равны между собой. Докажите это теоретически.

Одним из видов фронтального эксперимента являются экспериментальные задачи. Самостоятельное решение учениками экспериментальных задач способствует активному приобретению умений и навыков исследовательского характера, развитию творческих способностей. Экспериментальные задачи обычно не имеют всех данных, необходимых для решения. Поэтому ученику приходиться сначала осмыслить физическое явление или закономерность, о котором говорится в задаче, выявить, какие данные ему нужны, продумать способы и возможности их определения, найти и только на заключительном этапе подставить в формулу. Для решения таких задач предлагаю учащимся использовать структурно – логическую схему. Создание структурно – логической схемы делится на две части: первая – нахождение выражения (формулы) для решения проблемы в общем виде, вторая – формулирование обязательных указаний на то, как (с помощью какого прибора, таблицы и др.) может быть определена каждая физическая величина. Результат представлен в виде схемы. В каждую схему входят три основных части: 1) физические величины, 2) стрелки связи, 3) словесные указания (название прибора или иной источник знаний).

Например, фрагмент урока экспериментальных задач по теме “Плотность вещества” 7 класс. Урок строится с непременным учетом индивидуальных возможностей (каждый ученик или группа решает столько задач, сколько сможет).

Учащимся предлагаются разноуровневые задачи:

1) Имеется алюминиевый цилиндр. С помощью весов и мензурки определите, есть ли в нём пустоты?
2) Определите массу деревянного бруска с помощью одной линейки.
3) Дан моток медной проволоки. Определите её длину, не разматывая мотка.
4) Определите среднюю толщину данной железной пластинки, используя весы, набор гирь и миллиметровую бумагу.

Соответствующее оборудование находится на ученическом столе. Сначала организуется фронтальная беседа с целью повторения правил работы с мензуркой и весами и “мозговой штурм” для обсуждения решения всех заданий. После “мозгового штурма” ученики обязаны представить выполняемое задание в форме структурно – логической схемы, предъявить ее учителю и только потом выполнять работу.

Структурно – логические схемы предложенных экспериментальных задач:

1)

2)

3)

4)

Рассмотренный прием придает работе разумную, понятную ученикам целенаправленность, обосновывает “железной” логикой последовательность выполняемых действий, помогает связывать теорию с практикой. Если экспериментальная задача допускает несколько вариантов решения то, сравнивая разные структурно – логические схемы, ученик выбирает более рациональный способ решения задачи.

Используемая литература:

1. Буров В.А и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике: в 6 – 7, М.: Просвещение, 1981.
2. Буров В.А и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике: для 8 класса, М.: Просвещение, 1985.
3. Буров В.А и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике: для 9 класса, М.: Просвещение, 1986
4. Иванов А.И. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике: для 10 класса, М.: Просвещение, 1983.
5. Антипин И.Г. Экспериментальные задачи по физике в 6 – 7 классах. М.:, Просвещение, 1974.
6. Ланге В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку. М: Наука. 1985.
7. ж.Физика в школе. № 4–93, № 6–93, № 1–94.Объедков Е.С. Фронтальный эксперимент учащихся.
8. ж.Физика в школе № 4, 5. 6 – 94, №1-95. Орлов В.А. Творческие экспериментальные задания.
9. ж. Физика в школе № 5- 6 -92. Бетев В.А. Структурно – логические схемы при решении задач.