Роль та функції фізичного експерименту в сучасному навчально-виховному процесі

1.3 Роль та функції фізичного експерименту в сучасному навчально-виховному процесі

Виходячи з концепції посилення ролі емпіризму у навчанні обґрунтовано функції навчального фізичного експерименту, показано їх значення для сучасного процесу навчання фізики.

Дати вичерпне і однозначне визначення навчального фізичного експерименту (НФЕ) через ближній рід та видові відмінності важко, але, вважаючи його деяким специфічним і обов’язковим елементом навчально-виховного процесу з фізики, то можна констатувати: – навчальний фізичний експеримент – це специфічна, певним чином організована невід’ємна складова навчального процесу з фізики, реалізація якої включає в себе одночасне поєднання як теоретичного осмислення змісту тих об’єктивних фізичних явищ, які є в структурі навчального матеріалу, що вивчається, так і практичного їх здійснення в умовах, найбільш зручних для їх чуттєвого сприйняття, для здійснення різнопланових і спостережень, для вимірювання притаманних їм фізичних величин та встановлення зв’язків з іншими, вже відомими учням фізичними явищами. В.Ф. Шилов пропонує, що: НФЕ – це відтворення, а далі спостереження та проведення вимірювань об’єктивних процесів і явищ природи в навчальних цілях, що пред’являють експерименту ряд додаткових вимог, основні з яких: – простота (у порівнянні з науковими дослідженнями), наочність, врахування інших психологічних законів сприйняття, а також методики навчання курсу фізики [63, с. 7]. А також, НФЕ – це такий організований учителем фізики вид навчальної діяльності, який запроваджується з метою забезпечення для учнів наукового пізнання, для організації «відкриття» ними об’єктивних закономірностей природи; він полягає у певному впливі на об’єкт, процес або явище, що саме вивчаються, за допомогою деяких спеціальних інструментів і приладів, завдяки чому вдасться: ізолювати те фізичне явище, яке вивчається, від різноманітних побічних, небажаних впливів, тобто вивчати його в «чистому» вигляді; багаторазово відтворювати хід явища в строго фіксованих, контрольованих умовах; планомірно змінювати, варіювати, комбінувати ці умови з метою отримання шуканого результату» [64, с. 5]. Надалі під НФЕ будемо розуміти чуттєво-предметну діяльність учителя фізики й учнів із натуральними, модельованими або вимишленими об’єктами в умовах, які дозволяють надійно слідкувати за протіканням фізичних явищ та процесів і багатократно їх відтворювати з метою вирішення деяких навчально-виховних задач. Враховуючи роль фізичного експерименту в науковому пізнанні реалій матеріального світу логічно запропонувати новий концептуальний підхід як до процесу емпіричного пізнання у навчанні фізики, так і до формування тематики НФЕ. В цьому підході передбачається, що кожне поняття, яке вводиться в шкільний курс фізики, набуває конкретного, образного змісту лише за умови, що з ним буде пов’язаний деякий певний прийом, спосіб, метод спостереження, експериментування, виконання практичних дій для отримання якісної оцінки, а то й проведення кількісного вимірювання; без цього введене поняття не зможе віднайти повнокровного використання у вивченні фізичних явищ або процесів, встановленні притаманних їм закономірностей і адекватного розуміння їх учнями [63, с. 5]. Спираючись на зазначений підхід можна для процесу навчання фізики акцентувати таку переважну його орієнтацію:

а) виокремлення тих фізичних об’єктів та процесів, які будуть вивчатися протягом певного (нетривалого) інтервалу часу, та забезпечення відносної їх ізоляції від великого масиву зв’язків із різноманітними іншими реальними об’єктами і процесами, що вже були вивченими або ще мають вивчатись;

б) проведення учителем чи учнями фізичних демонстрацій, спостережень, дослідів, експериментальних досліджень та виконання завчасно спланованих вимірювань на цих уособлених об’єктах або процесах із тим, щоб через відчуття і сприйняття надати учням можливість здійснити адекватні уявлення (створити уявний образ) про найбільш характерні й вагомі особливості, основні властивості кожного з них;

в) ідеалізація (створення моделі) безпосередньо того фізичного об’єкта або процесу, який саме в даний час вивчається (наприклад, введення поняття «ідеальний газ», «коливальний контур», «планетарна модель атома» і ін.), ототожнення ідеального і реального для конкретних, реально існуючих фізичних об’єктів чи процесів;

г) відображення фізичних властивостей і взаємозв’язків ідеальних об’єктів (моделей) в символах і позначеннях, тотожностях і рівняннях, діаграмах і графіках тощо (саме на даному етапі відбувається активний розвиток думки: – рух її від конкретного до абстрактного, – тобто розумова діяльність учня спрямована на узагальнення, на висунення гіпотез і спробу побудови теорій, на розуміння закономірностей, на формулювання законів і принципів);

д) виконання різноманітних математичних операцій, встановлення співвідношень, запис, аналіз та розв’язок рівнянь, побудова діаграм, графіків та їх інтерпретація і т. п. з метою отримання певних умовиводів, що власне є отримання нових знань (наприклад, з рівняння стану ідеального газу отримують газові закони; з теоретичних уявлень Резерфорда-Бора про будову атома пояснюють лінійчаті спектри атома водню);

е) здійснення на основі тієї чи іншої фізичної теорії інтерпретації результатів, отриманих з проведеного НФЕ;

є) встановлення діапазону (меж) дії формул і розкриття тих змістовних зв’язків, що існують поміж фізичними величинами, які входять до них;

ж) виконання експериментальної перевірки цих нових, «виведених учнями або вчителем разом з учнями» знань на реально існуючих об’єктах [57].

НФЕ володіє своїми, тільки йому притаманними особливостями, оскільки завдяки йому вирішуються виключно навчальні проблеми та й проводиться він, переважно, в середовищі навчальної лабораторії, в зоні функціональних дій учителя фізики та учнів, в умовах навчально-виховного процесу. Оскільки НФЕ органічно вплітається в навчальний процес, безпосередньо випливає із його задач, то з позицій дидактики доцільною і методично виправданою буде така організація процесу навчання, коли всі важливі специфічні сторони експерименту будуть поєднані та узгоджені зі структурою і змістом процесу навчання. НФЕ повинен так бути організованим, щоб в максимальній мірі звільнити від різних побічних впливів саме те фізичне явище чи процес, що вивчається, щоб його суттєві ознаки проявлялись найбільш переконливо і очевидно, щоб допускав багатократне його відтворення, щоб всі учні могли чітко усвідомити ці найбільш важливі ознаки, тобто хід експерименту повинен дозволяти планомірно змінювати, варіювати, комбінувати умови з метою отримання потрібного для навчання результату. Кожний вид НФЕ може бути розглянутий з різноманітних позицій, а саме:

1) як джерело фізичних фактів, нових знань про оточуючий, реально існуючий світ;

2) як один з методів пізнання і вивчення реалій дозвілля;

3) як дидактичний засіб, що забезпечує єдність абстрактного і конкретного у навчанні, завдяки якому навчальний матеріал стає більш наочним та доступним розумінню і усвідомленню учнями;

4) як спосіб організації самостійної експериментально-навчальної діяльності або конструкторської діяльності учнів;

5) як завершальний етап пізнання оточуючого що встановлює зв’язок між теоретичними та практичними аспектами у навчанні;

6) як спосіб діяльності, що розкриває цілі вивчення фізики і проведення фізичних досліджень;

7) як можливість надійно забезпечити формування наукового, діалектико-матеріалістичного світогляду школярів.

Глибина засвоєння учнями основ фізичної науки перебуває в прямій залежності від їх пізнавальної активності в навчанні, від того, наскільки свідомо і міцно вони оволодівають методами наукового пізнання, про роль і значимість яких вони ознайомлюються на прикладі з’ясування значення і місця того чи іншого експериментального методу в фізичних дослідженнях. Цим процесу навчання важливим є те, щоб учні не тільки знали експериментальний метод, але й оволоділи характерною для нього певною сукупністю умінь. Це передбачає організацію і розгортання навчальної експериментальної діяльності учнів, якій притаманними є наступні етапи:

1) формулювання пізнавальної задачі або мети у зв’язку із впровадженим у навчальне середовище даним експериментальним методом;

2) відбір необхідного обладнання та конструювання чи монтаж деякої експериментальної установки з’ясування фізичних принципів, на основі яких забезпечується використання даного експериментального методу;

4) виконання спостереження за реальним об’єктом, фізичним явищем, процесом;

5) проведення вимірювань зняття необхідних показів з приладів, визначення деяких експериментальних даних);

6) словесний опис, інтерпретація отриманих експериментальних їх та їх аналіз;

7) формулювання висновків, заключень, з’ясування практичної значимості отриманих результатів.

Будучи задіяними до виконання НФЕ, учні переконуються як в значенні експерименту для якісного дослідження фізичних явищ і процесів, для спостереження особливостей і суттєвих ознак цих явищ, так і в тому, що фізичний експеримент становить основу розкриття кількісних сторін у цих явищ, встановлення їх характеристик і закономірних зв’язків поміж ними. При цьому особливу цінність у навчанні набувають ті окремі досліди із всієї їх сукупності, які дають можливість здійснювати вимірювання, встановлювати кількісні співвідношення у вигляді доступних розумінню учнями функцій, рівнянь, графіків і т. п. поміж тими фізичними величинами, що в даний час вивчаються. При цьому в наш час в більшій мірі намагаються використовувати прямі вимірювання фізичних величин, що дозволяє швидко, без зайвих ускладнень і рутинних розрахунків знаходити значення конкретних фізичних величин. НФЕ у навчально-виховному процесі взагалі та у навчанні фізики, зокрема, виконує ряд важливих функцій.

1. Світоглядна функція. Завдяки наявності у навчальному процесі фізичного експерименту в різних його проявах вдається надійно забезпечити наукове, діалектико-матеріалістичне бачення учнями реалій оточуючого світу. Проведення фізичних дослідів з натуральними об’єктами, спостереження за реальними фізичними явищами і процесами, вимірювання, розрахунки та оцінка параметрів фізичних величин, поряд з вивченням теоретичного матеріалу, забезпечує надійне формування діалектико-матеріалістичний світогляд кожного учня. Причому, при проведенні НФЕ чітко віддзеркалюються всі основні закони діалектики. Учителі предметів суспільно-політичного циклу, при роз’ясненні основних законів розвитку, часто для прикладів самі використовують відомі учням зі шкільного курсу результати фізичних дослідів, спонукають учнів у відповідях спиратись на вивчені або проведені ними фізичні досліди і спостереження. І це закономірно, адже науковий світогляд не можна сформувати лише на підставі словесних описів і тлумачень, а навпаки, для його формування необхідно скористатись експериментальною діяльністю учнів з реальними об’єктами, розумінням об’єктивних закономірностей і законів оточуючого світу на основі вивчення їх з використанням наукових методів пізнання, проникненням в реальність існуючого і, що зовсім не маловажно, вільного оперування для пояснення об’єктивних подій сучасним науковим термінологічним апаратом.

2. Методологічна функція. Як неодноразово вже зазначалось, проведення в шкільних умовах різних видів НФЕ дозволяє чітко розмежувати основні етапи наукового пізнання. В ході проведення учителем або учнями фізичних дослідів акцентується їх увага на наявності реальних вихідних наукових фактів як первинного елементу, необхідного і достатнього для планування та розгортання фізичного експерименту. На необхідності висунення моделі-гіпотези. На створення адекватної ідеям гіпотези експериментальної установки і вивчення поведінки цієї, але вже матеріалізованої, моделі-гіпотези в різноманітних режимах функціонування та в змінюваних умовах зовнішнього впливу – як основного елементу експериментального пізнання. На тому, що тільки проведений експеримент може дати вичерпну відповідь про достовірність логічних наслідків, які витікають із запропонованої гіпотези – завершального етапу пізнання. Поряд з цим у НФЕ в достатній мірі віддзеркалюються структура, матеріальні засоби і основні методи, притаманні науковому фізичному експерименту. Учитель фізики, який в своїй професійній діяльності відводить належну роль різним видам навчального експерименту, постійно має можливість актуалізувати увагу учнів на узагальнених планах дій вченого-експериментатора і здійснювати їх перенос на учнів-дослідників, показувати спільне в їх експериментально-дослідній роботі.

3. Навчаюча функція. Проведення на уроках фізики різних видів навчального експерименту, особливо з використанням в його організації евристичного і дослідницького прийомів, дозволяє стверджувати, що в такому разі НФЕ виступає як один з практичних методів навчання. Він не тільки ілюструє вивчений матеріал, а й дозволяє створити ефективний супровід для оволодіння навчальним матеріалом, оптимально впроваджувати у навчання пошуково-дослідницьку діяльність учнів. Крім того, як це видно з сучасних навчальних програм та нових підручників фізики, часто сам зміст навчального фізичного експерименту стає предметом вивчення.

4. Контрольно-корегуюча функція. Все частіше НФЕ знаходить дещо нове використання. Завдяки проведенню на вимогу учителя його учнями вдається об’єктивно встановити і оцінити глибину розуміння ними навчального матеріалу з фізики, а якщо це необхідно – виконати корегуючи дію. Це можуть бути короткотривалі фрагменти демонстраційного експерименту, фронтальний дослід чи деякий фрагмент лабораторної роботи. Учням чи окремому учневі пропонується ретельно підготувати і провести короткотривалий дослід, а також пояснити одержані результати. В тому випадку, коли у фронтальній лабораторній роботі чи роботі фізичного практикуму чітко виокремленні окремі експериментальні операції, то може бути організований взаємоконтроль між ланками учнів чи їх самоконтроль.

5. Політехнічна функція. Завдяки систематичному використанню різних видів навчального експерименту учитель фізики має ефективну і дієву можливість проілюструвати учням загальнонаукові принципи і підходи щодо організації сучасного промислового чи сільськогосподарського виробництва. Гарантовано може прищепити основні, найбільш потрібні у повсякденному житті, навички і прийоми виконання різноманітних вимірювань, використання сучасних вимірювальних приладів тощо. Демонструючи деякі фізичні досліди, учитель має спроможність акцентувати увагу учнів саме на можливості практичного використання виучуваних фізичних явищ і процесів, а демонструючи принципи дії моделей чи конкретних машин і технічних пристроїв має можливість знайомити учнів із загальнотехнічними принципами автоматизації виробничих процесів. Крім того, учні під час виконання лабораторних робіт і фронтальних дослідів самі мають можливість досліджувати будову і принцип дії ряду важливих для сучасного виробництва приладів і пристроїв, а саме таких як: електромагнітні реле, електродвигуни, електрогенератори, підсилювачі, логічні елементи і багато іншого. На уроках фізики, саме завдяки використанню учителем чи учнями того чи іншого виду навчального фізичного експерименту, в учнів формується ряд надзвичайно важливих практичних умінь і навичок, зокрема, таких як: виконувати різноманітні вимірювання за допомогою як найбільш поширених, так і специфічних фізичних приладів, здійснювати обробку матеріалів, впливати на властивості цих матеріалів за допомогою силових і енергетичних діянь тощо. В процесі проведення спостережень фізичних явищ, виконання фронтальних дослідів і лабораторних робіт в учнів активізується технічна думка, в цей час учитель найбільш ефективно може впливати на розвиток їх науково-технічного мислення.

6. Профорієнтаційна функція. Вона полягає в тому, що сучасними засобами, притаманними НФЕ є можливість успішно реалізовувати задачі підготовки учнівської молоді до свідомого вибору майбутньої професійної діяльності, здійснювати поєднання навчання фізики з елементами продуктивної праці. Ефективне засвоєння загальнонаукових принципів сучасного виробництва, узагальнених поглядів на конкретні дії виробника неможливе без спостереження за проявом, використанням фізичних явищ і закономірностей у виробництві, без виконання різноманітних дослідів на технічному обладнанні, на спеціальних моделях, завдяки яким учні набувають найпростіших первинних навичок правильного поводження із сучасними засобами високопродуктивної праці, різноманітними механізмами, машинами, технологічними лініями. Все це створює надійну, науково обґрунтовану основу професійної орієнтації учнів на професії, пов’язані, насамперед, із фізичною наукою, із новітніми технологіями, із впровадженням автоматизації і комп’ютеризації у виробничу діяльність тощо.

7. Раціональна функція. Проведення демонстраційних дослідів учителем, самостійне виконання учнями різних видів фронтального експерименту володіють великими потенційними можливостями активно впливати на розвиток мислення учнів, дієво використовувати ними різноманітні поєднання мислительних операцій при з’ясуванні суті фізичних явищ, що безпосередньо експериментально досліджуються. Первинну інформацію з експерименту учні отримують внаслідок дії подразників на органи відчуття, але цього зовсім не достатньо для отримання знань про фізичну сутність того чи іншого досліджуваного ними фізичного явища. Наступний крок – перехід від конкретного до абстрактного, а точніше до їх єдності: все це необхідні елементи раціонального у всіляких їх проявах. Саме НФЕ у своїй повноті чудово забезпечує широкі можливості для застосування учнями комплексу мислительних операцій з метою встановлення фізичної суті спостережуваного явища або процесу, у зрозумінні ролі і значення того чи іншого фізичного досліду, у формулюванні учнями умовиводів у формі усного чи письмового звіту про виконану експериментальну роботу. Постійна необхідність активного включення мислення учнів на всіх етапах виконання НФЕ ефективно сприяє його розвитку, забезпечує надійний і в той же час контрольований учителем спосіб переходу від простої, репродуктивної діяльності учнів у навчанні до діяльності більш високого рівня – продуктивної, творчої. Перехід від сприйняття простих демонстрацій, самостійне виконання не складних за змістом та обладнанням фронтальних дослідів і спостережень до все більш складних навчальних експериментів сприяє розвитку в учнів творчості і самостійності. Використання у демонстраціях і лабораторних роботах типового навчального обладнання з досить об’ємистого переліку, використання саморобного обладнання, безпосередня робота з ним спонукають учнів робити пропозиції стосовно удосконалення, модернізації, а то й конструювання чи виготовлення нових приладів і навчальних установок. У такий спосіб здійснюється розвиток конструкторських умінь та навичок, формуються і розвиваються елементи науково-технічної творчості.

8. Пізнавальна функція. НФЕ притаманна здатність відчутно активізувати пізнавальну діяльність учнів у навчанні. Відомо, що саме на цій основі – тобто на включенні учнів у активну експериментальну діяльність, учитель фізики може формувати практично у кожного учня стійкий пізнавальний інтерес як до фізичної науки, так і до інших природничо-математичних наук, основи яких вивчаються в школі, а також на високому, посильному даному учневі, рівні підтримувати інтерес до самого процесу пізнання. Для цього достатньо забезпечити надійне протікання фізичного явища або процесу в демонстраційному досліді чи у фронтальній лабораторній роботі, досягти переконливого фізичного ефекту, чітко сформулювати учням навчальні завдання. Досвід учителів фізики свідчить, що вміла організація і проведення будь-якого виду фізичного експерименту гарантує активізацію навчальної діяльності всіх учнів у класі, не полишає жодного учня байдужим до продемонстрованого досліду чи самостійно виконуваної ним лабораторної роботи, фронтального досліду, експериментального дослідження. А при систематичному проведенні різноманітних видів НФЕ в учнів поступово наростає пізнавальний інтерес не тільки до самого експерименту, а й до фізичної науки, формуються позитивні мотиви до її розуміння і засвоєння.

З вище наведеного випливає, що навчальний фізичний експеримент є поліфункціональною системою, а тому за умови його широкого і систематичного використання у навчанні фізики можна у комплексі вирішувати різноманітні навчально-виховні задачі.

Похожие работы

Психолого-педагогічні аспекти комп’ютерного моделювання при вивченні розділу "Геометричної оптики"

Скачать

135809

1

21

... зичної освіти, а й важливий чинник загального розвитку школяра та професійного становлення у будь-якій галузі. Перша проблема, яку потрібно вирішити, упроваджую чи елементи комп'ютерного моделювання при вивченні фізики – вибір інструментальних засобів його реалізації. У час зародження сучасних інформаційних технологій єдиним способом було використання мов програмування високого рівня. За останні ...

Культурологічний підхід як основа модернізації змісту астрономічної освіти у загальноосвітніх навчальних закладах

Скачать

174575

5

3

... для фахівців в області філософії, історії науки, религиоведения, соціології, соціальної психології, мистецтвознавства і інших наукових дисциплін. 2.3 Модернізація змісту астрономічної освіти на основі культурологічного підходу Модернізація освіти, що базується на інформаційно-комунікаційних технологіях, припускає формування нових моделей учбової діяльності, що використовують інформаційні і ...

Дизайн-освіта майбутнього вчителя трудового навчання

Скачать

177706

3

0

... і посібники. Важливе значення в цьому процесі має і середовище, в якому здійснюється дизайнерська освіта. 2.2 Декоративно-ужиткове мистецтво та дизайн на уроках трудового навчання як засіб творчого розвитку учнів Студенти педагогічних вузів, майбутні вчителі трудового навчання повинні усвідомлювати величезне значення вивчення декоративно-ужиткового мистецтва та основ дизайну на уроках праці, ...

Комерційне товарознавство

Скачать

777715

34

6

... . Варять не більше 20 хв. М'ясний порошок — однорідна маса, отримана подрібненням сухого м'яса, колір світло-коричневий. Варять не більше 5 хв. Волога в порошку не більше 10%, упаковка герметична. ЛЕКЦІЯ ПО ТОВАРОЗНАВСТВУ РИБИ 1.Характеристика сімейств риб Промислові риби класифікують по декількох ознаках. По способу і місцю життя риби ділять на морських, прісноводих, напівпрохідні і прох ...