Построение процесса обучения физике в соответствии с принципом цикличности.

«- Что ты делаешь? – Читаю мир. – Его нельзя прочитать! – Можно. Просто не все знают, как выглядят буквы…». С белорусской писательницей Надеей Ясминска невозможно не согласиться. Чтобы ребенок мог познавать мир, его необходимо обучить эффективным техникам познания, привить интерес к исследовательской деятельности.

«Сегодня образование России стоит перед очевидной необходимостью пересмотра своих целевых установок. …в ходе образовательного процесса современный человек должен не столько накапливать багаж знаний и умений, сколько самостоятельно их приобретать, ставить осмысленные цели, выстраивать ситуации самообразования, искать и продуцировать средства и способы разрешения проблем, т.е. становиться на деле самостоятельным, инициативным и креативным», – требования ФГОС второго поколения

Один из способов достижения поставленных целей – овладение учащимися логикой научного познания, что позволит сделать процесс обучения более осмысленным, творческим. На основе анализа истории развития физических идей процесс научного познания был представлен в виде последовательности циклов, каждый из которых включал в себя следующие звенья: факты, с последующим выделением проблемы и выдвижением гипотезы, построение модели, следствия и проведение эксперимента. Данная логика познания определяется в физике как принцип цикличности. Именно по этому алгоритму человек издавна изучает все, что происходит вокруг.

Но, к сожалению, большинство современных учебников физики  дают знания в готовом виде, не отражая логики познания окружающего мира. Поэтому и возникла необходимость в разработке новых подходов к организации процесса обучения школьников,  в основе которых лежит изложение изучаемого материала в соответствии с принципом цикличности, который включает в себя общенаучные методы как эмпирического, так и теоретического познания.

Впервые принцип цикличности был сформулирован в докторской диссертации Василия Григорьевича Разумовского «Проблема развития творческих способностей учащихся в процессе обучения физике» в 1975 году. Автор обосновал, что для интеллектуального развития школьников в процессе обучения необходимо содержание курса, его структуру и методику изучения материала строить соответственно творческому циклу познания. В Кировской области над этой темой работал доктор педагогических наук профессор Вятского педагогического университета Вячеслав Всеволодович Мултановский, продолжают развивать эту тему и в наши дни: Юрий Аркадьевич Сауров (доктор педагогических наук, профессор, член-корреспондент РАО), Наталья Вячеславовна Соколова (кандидат педагогических наук, учитель физики высшей категории) и др.

Рассмотрим структурно-логическую схему принципа цикличности (см. прикрепленный файл).

Представленная схема может успешно применяться на различных типах учебных занятий: на уроке изучения нового материала и первичного закрепления, уроке обобщения и систематизации знаний и умений, уроке комплексно­го примене­ния знаний и умений.

Рассмотрим, например, как выстраивается урок изучения нового материала и первичного закрепления в соответствии с  принципом цикличности.

Знакомство с фактами может происходить на этапе мотивации и актуализации знаний и умений. Данный этап заканчивается или начинается постановкой проблемы.

Например, изучение темы «Взаимодействие тел» в 7 классе можно начать с демонстрации тележки с прикрепленной к ней сжатой пружинкой и выдвижения предположений о результате опыта после выпрямления пружинки (пружинка выпрямляется, а тележка остается на месте, почему?). После обсуждения опыта учащиеся приходят к выводу, что надо поставить второе тело (ставим вторую тележку). Но в движение приходят обе тележки. Появляется необходимость построения модели взаимодействия тел,  осуществляется переход ко второму этапу принципа цикличности.

При изучении темы «Объяснение электрических явлений» после демонстрации опыта по электризации волос при расчесывании возникают такие вопросы: откуда берется заряд на расческе? как передается заряд от одного тела к другому?

Вновь выдвигаются какие-то предположения – гипотезы. Учащиеся связывают появление зарядов со структурой вещества, подходят к необходимости построения модели атома. Таким образом, на данном этапе показываем учащимся, что для объяснения явлений удобно реальные объекты и явления замещать качественными моделями, которые сохраняют существенные признаки изучаемого объекта или явления и упрощают изучение окружающего мира.

Количественная модель вводится на этапе первичного усвоения и осознания учебной информации. В качестве модели на этом этапе урока можно вводить физические величины, характеризующие изучаемые объекты и явления, законы, отражающие функциональные зависимости между величинами. Опыт с тележками описываем математическим выражением зависимости скорости тел от массы.

Получение и обсуждение выводов и следствий из главной закономерности (модели) реализуется на этапе первичного закрепления учебного материала.

Например, при изучении темы «Взаимодействие тел» следствием является объяснение передвижения рыб, отдачи при выстреле. В теме «Отражение света» из законов отражения следуют особенности изображения в плоском зеркале. Учащиеся должны усвоить, что любая модель работает только при определенных условиях. Поэтому в следствии рассматриваются и границы применимости построенных моделей.  (Закон сохранения импульса, используемый для описания взаимодействия тел в старших классах, можно применять только для замкнутой системы тел).

Эксперимент – этап, завершающий познание.

На этом этапе проводим эксперименты, решаем задачи на применение полученной модели и отвечаем на вопрос: «Для чего эти знания нам нужны?».

Так, при изучении темы «Конденсаторы», учащиеся узнают, что фотовспышка, клавиатура их любимого компьютера, радиоприемник в своем устройстве содержат данный прибор. Принцип действия электрофена, миксера, электродрели основан на вращении рамки с током в магнитном поле.

Выстраивание урока в соответствии с принципом цикличности позволяет структурировать знания учащихся, превращает учебу в активную, мотивированную, успешную познавательную деятельность.

Данный алгоритм успешно можно использовать при решении качественных, количественных, экспериментальных задач. Принцип цикличности заложен в разработанные мною программы кружка для 7 класса «Физика вокруг нас», курсов по выбору для 8 – 9 классов «Методы познания природы», «Экспериментальная физика», элективных курсов для 10 – 11 классов.

Летом на базе нашей гимназии учащиеся могут закрепить методы познания окружающего мира в многопредметном лагере «Интеллект», где гимназисты непосредственно занимаются исследовательской деятельностью.

Методологические подходы при обучении физике позволяют добиться развития физического мышления у учащихся, осознания ими важности применения моделей, понимания механизма протекания физических явлений и процессов, осмысление важности изучения физики как прикладной науки.

Ученые говорят так: «Наука начинается там, где начинают измерять!!!». Результативность рассматривается мною по трем составляющим: предметные результаты, метапредметные и личностные.

Ежегодно качество знаний по физике в гимназии превышает средний областной показатель.

Средний балл единого государственного экзамена по гимназии выше среднего областного показателя.

Среди учащихся гимназии ежегодно есть призеры и победители муниципального, участники и призеры регионального этапа Всероссийской олимпиады по физике.

Результаты диагностик по определению уровня сформированности исследовательских умений и навыков, разработанных Институтом развития образования Кировской области, подтверждают целесообразность применения принципа цикличности.

По результатам тестирования, проводимого педагогами-психологами нашей гимназии, за последние 4 года уровень мотивации учащихся к изучению физики повысился с 62% до 74%. Интерес к предмету подтверждается активным участием учащихся в конкурсах и олимпиадах разного уровня, в кружках, курсах по выбору и элективных курсах по физике, летом – в многопредметном школьном лагере «Интеллект».

Учащиеся гимназии на старшей ступени обучения выбирают изучение физики на профильном уровне, затем успешно поступают в высшие учебные заведения на факультеты, связанные с физикой.

В заключение хотелось бы отметить, что построение процесса обучения физике в соответствии с этапами: факты – модель – следствия – эксперимент – открывает широкие возможности для предоставления учащимся инициативы, независимости и свободы в процессе познания, ощущения радости творчества.

Ирина Буторина, учитель физики гимназии города Уржума Кировской области

В прикрепленных файлах: схема принципа цикличности, презентация.