Страна Ньютония. Формирование умений и навыков исследовательской деятельности учащихся при обучении физике

В российской педагогике интерес к проблеме формирования исследовательских умений школьников впервые возник в 20‑е годы прошлого века. Однако и в научных исследованиях, и в практической деятельности педагогов развитие исследовательских умений рассматривалось как задача второстепенная и ее решение выносилось во неурочную деятельность, было ориентировано на групповые или индивидуальные занятия с одаренными учащимися.

Актуальность этой темы в наши дни обусловлена следующими факторами:- современное общество нуждается в специалистах, способных создавать новые технологии, поэтому талант исследователя является важнейшим условием конкурентоспособности экономики и страны в целом;- заявленная правительством стратегия научно-технологического развития страны ставит школу перед необходимостью подготовки выпускников, умеющих самостоятельно решать новые, еще не известные задачи, стоящие перед ними;- новые задачи в экономической области порождают новое видение целей образования, одним из результатов образования становится опыт решения исследовательских задач.Поэтому в федеральных государственных образовательных стандартах одной из основных задач является организация учебно-исследовательской деятельности учащихся. В частности, на ступени основного общего образования программа школы по развитию универсальных учебных действий должна быть направлена «на формирование у обучающихся основ культуры исследовательской и проектной деятельности и навыков разработки, реализации и общественной презентации обучающимися результатов исследования». Школьное обучение должно обеспечить формирование компетенций в предметных областях, учебно-исследовательской и проектной деятельности, формирование навыков организации учебно-исследовательской и проектной деятельности, овладение приемами учебного сотрудничества и социального взаимодействия со сверстниками, старшими школьниками и педагогами в совместной учебно-исследовательской и проектной деятельности.Опыт работы педагогов города Белово показывает, что небольшое количество учащихся основной ступени обучения принимают участие в конференциях и конкурсах проектных и исследовательских работ по физике. В средней школе №16 города Белово это количество составляет в среднем только 3% учащихся основной школы, а в средней школе №32 ‑ 2%, что соответствует средним данным по Кемеровской области. Это говорит о том, что у школьников недостаточно сформированы умения и навыки, позволяющие им вести самостоятельную исследовательскую деятельность. Поэтому возникла необходимость обратить особое внимание на развитие исследовательских умений и навыков учащихся основной школы. Исследовательские умения и навыки, приобретенные учащимися в основной школе, помогут им в дальнейшем успешно учиться в профильном физико-химическом классе, который функционирует в средней школе №32 города Белово, а затем успешно реализовать профильные знания в высших и средних профессиональных учебных заведениях.На основании современных требований к результатам образования и данных современной науки была определена цель педагогической деятельности – формирование умений и навыков учебно-исследовательской деятельности учащихся как универсального способа освоения курса физики.Для достижения цели мы считаем необходимым выполнить следующие задачи:- выявить результативные методы развития умений и навыков учебно-исследовательской деятельности школьников в обучении физике;- реализовать методы, приемы, средства, направленные на приобретение учащимися умений и навыков учебно-исследовательской деятельности;- провести диагностику результативности формирования умений и навыков учебно-исследовательской деятельности учащихся.Новизна опыта в том, что мы осуществили попытку переноса работы по формированию умений и навыков учебно-исследовательской деятельности в учебную деятельность.Практическая значимость опыта заключается в разработке учебно-методического обеспечения процесса развития исследовательских умений и навыков учащихся.Учебно-исследовательская деятельность – это деятельность, главной целью которой является образовательный результат, она направлена на обучение учащихся, развитие у них исследовательского типа мышления.Под учебно-исследовательской деятельностью мы понимаем деятельность учащихся, связанную с решением ими творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением и предполагающую наличие основных этапов исследования в научной сфере. Поэтому педагог должен способствовать приобретению учащимися таких исследовательских умений и навыков, как:- организация демонстрационного эксперимента на каждом уроке;- выявление и постановка проблемы;- формулирование гипотезы;- планирование и разработка исследовательских действий;- сбор данных (накопление фактов, наблюдений, доказательств);- анализ и синтез собранных данных;- сопоставление данных и умозаключений;- подготовка и написание сообщений;- выступление с подготовленным сообщением;- переосмысление результатов в ходе ответов на вопросы;- проверка гипотез;- построение обобщений и выводов;- разработка проекта;- защита проекта.Для организации деятельности учащихся по приобретению исследовательских умений и навыков:- созданы электронные образовательные ресурсы (пособия «Мультимедийное пространство, 7 класс», «Электронный помощник учителя, 8 класс», «Библиотека электронных наглядных материалов, 9 класс»);- апробированы электронные учебники «Уроки физики Кирилла и Мефодия», виртуальные лабораторные работы по физике (7‑9‑е классы) (издательство «Дрофа»), библиотека цифровых образовательных ресурсов, интернет-ресурсы;- сформирован банк видео- и аудиоматериалов;- разработаны рабочие программы внеурочной деятельности «Занимательная физика» (7‑й класс), «Экспериментальная физика» (7‑9‑е классы).Видео- и аудиоматериалы могут стать отправной точкой для создания на уроке проблемной ситуации, организации дискуссии и в конечном итоге привести к формулировке проблемы исследования. Например, при изучении темы «Выталкивающая сила. Закон Архимеда» (7‑й класс) после просмотра фрагмента фильма «Пираты Карибского моря» учащиеся высказывают аргументированное мнение о соответствии событий в представленном фрагменте законам физики.Умения из наблюдений за физическими явлениями вычленить проблему, создать рабочую гипотезу, построить речевое высказывание, аргументировать свою позицию формируются за счет таких упражнений, как мозговой штурм, построение плана размышлений. Например, при изучении темы «Ускорение свободного падения» (9‑й класс) учащиеся, наблюдая за падением разных тел, ставят вопрос: «С одинаковым ли ускорением падают тела разной массы?» – и выдвигают две противоположные гипотезы. Далее учащиеся планируют, разрабатывают и осуществляют исследовательские действия (информационный поиск «Веб-квест», виртуальные и реальные эксперименты), чтобы собрать данные за и против выдвинутой гипотезы.Формированию умений анализировать, синтезировать собранные данные, перерабатывать полученную информацию и предъявлять ее в словесной, образной и символической формах в соответствии с поставленными задачами исследования могут способствовать задания «Расшифруйте послание в бутылке», «Соберите физические пазлы».Сопоставлять полученные данные и умозаключения учащимся помогают такие упражнения, как фотокроссинг, метод незаконченных предложений.Задание «Соотнесите физическое явление и объясните его причину» формирует понимание различий между исходными фактами и гипотезой для их объяснения, теоретическими моделями и реальными объектами, а задание «Соотнесите термин и его определение» – умение охарактеризовать понятие.Упражнения «Почта», «Ярмарка» развивают умения учащихся строить сообщения, презентовать и аргументированно защищать свою позицию, переосмысливать ее при ответах на вопросы.Применению на практике учебно-исследовательских умений способствует учебное и социальное проектирование. Для подготовки проектов учащиеся используют материалы мультимедийного пособия «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» и материалы, полученные при информационном поиске «Веб-квест». Например:- при изучении темы «Давление газов» (7‑й класс) учащиеся работали над проектом «Атмосферное давление и здоровье членов моей семьи», они научились проводить наблюдение за состоянием здоровья членов семьи, фиксировать результаты измерений и наблюдений с помощью таблиц, графиков; продуктом проекта стала памятка «Влияние погодных условий на самочувствие человека»;- изучая тему «Тепловые явления» (8‑й класс), учащиеся реализовывали совместный проект «Тепловой мусор нашей школы», они научились проводить измерения с помощью тепловизора, представлять результаты в международной системе единиц измерения; на основе коллективного и социального взаимодействия был составлен совместный перспективный план по энергосбережению в школе;- для темы «Дозиметрические измерения» (9‑й класс) был актуален проект «Продукты и наше здоровье»; здесь учащиеся составили карту дозиметрических измерений на основе измерений естественного радиационного фона продуктов из разных регионов страны.Выполняя эти исследовательские проекты, учащиеся приобрели умения сотрудничать в процессе совместной образовательной деятельности, а также последовательно и целенаправленно выполнять этапы учебно-исследовательской работы.Для мониторинга уровня сформированности умений и навыков учебно-исследовательской деятельности учащихся применяется карта наблюдений. Мониторинг показал, что приобретение учащимися навыков учебно-исследовательской деятельности при изучении школьного курса физики дает следующие положительные результаты:- повышается интерес учащихся к предмету;- наблюдается положительная динамика приобретения школьниками учебно-исследовательских умений;- увеличивается количество учащихся, посещающих занятия внеурочной деятельности по физике;- увеличивается количество учащихся, занимающихся исследовательской деятельностью.Опыт деятельности по развитию умений и навыков учебно-исследовательской деятельности учащихся при изучении школьного курса физики был представлен на различных уровнях:    на ежегодных заседаниях школьного педагогического и методического советов, методического объединения по темам:- «Современные подходы к профессиональной деятельности педагога»;- «Современный урок в условиях внедрения ФГОС ОО»;- «Реализация современных образовательных технологий»;- «Роль мониторинга в формировании исследовательских компетенций учащихся»;    на городских конференциях, методических семинарах, заседаниях городского научно-методического совета с приглашением представителей СМИ с темами:- «От исследовательского подхода к исследовательской деятельности»;- «Формирование исследовательской компетентности педагога как необходимое условие профессионального развития».Был написан ряд статей и публикаций в журнале «Учитель Кузбасса» и «Учительской газете».К представленному опыту проявили интерес и применяют предложенные методы и приемы развития исследовательских умений учащихся в своей профессиональной деятельности как начинающие педагоги области, так и педагоги-стажисты.Методические разработки по теме опыта были успешно представлены на конкурсах профессионального мастерства разного уровня:- победитель городского заочного конкурса «Лучшее внеклассное мероприятие по физике для учеников 8‑11‑х классов»;- победитель городского конкурса разработок «День безопасного Интернета»;- призер конкурса лучших авторских образовательных сайтов педагогов;- победитель областного конкурса «ИТ-педагог Кузбасса XXI века»;- победитель областного этапа конкурса «Учитель года России».Приобретенный педагогический опыт развития исследовательских умений школьников позволил эффективно участвовать в работе жюри региональной научно-исследовательской конференции «НЬЮТОНиЯ» регионального отделения Общероссийской Малой академии наук «Интелект будущего» в секции «Физика и астрономия. Химия» и жюри областного конкурса «ИТ-педагог Кузбасса XXI века» в секции «Сетевой проект с применением ИКТ», «Внеклассное (внеурочное) мероприятие с применением ИКТ».Дальнейшее развитие компетентности по формированию исследовательских умений и навыков учащихся осуществляется через участие в инновационной деятельности:- по программе региональной инновационной площадки «Разработка и апробация программ формирования экологической культуры, здорового и безопасного образа жизни в условиях внедрения ФГОС на этапах начального, основного и среднего образования»;- по программе городской инновационной площадки «Разработка моделей электронного обучения с использованием дистанционных образовательных технологий». Алексей ЛИСОВ, лауреат Всероссийского конкурса «Учитель года России»-2017, Кемеровская область