CC BY
44
УДК 373.1.02:372.8
Э. Г. Гельфман, И. В. Каменская
ФОРМИРОВАНИЕ УМЕНИЯ КОНТРОЛИРОВАТЬ СОБСТВЕННУЮ УЧЕБНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ НА УРОКАХ ФИЗИКИ
Томский государственный педагогический университет
Одним из условий, влияющих на успешность учеб- в решении возникших проблем, накапливать и обоб-ной деятельности учащихся, является их способность щать положительный опыт учебной работы и т.п. к самоконтролю: умение своевременно подмечать и Тем не менее многие учащиеся и учителя считают,
устранять ошибки, предвидеть возможные трудности что функция контроля и оценивания принадлежит ис—114 —
ключительно учителю. Любопытный пример в этом плане приводит В. И. Рыжик: «Однажды в двух девятых классах в начале учебного года была проведена письменная работа по повторению. Ученикам, допустившим ошибки при выполнении заданий, было предложено найти их. Результат был таков — из 38 учеников смогли справиться с заданием только 2, остальные, так и не найдя допущенных ошибок, стали решать задачи заново» [1, с. 46]. О том, что формированию умения осуществлять контроль собственной деятельности не уделяется должного внимания, говорят многие исследования. Так, например, Л. В. Жарова отмечает, что при ответе на вопрос: «Проверяете ли вы себя при выполнении самостоятельной работы?» — только 26 % от общего числа опрошенных старшеклассников ответили положительно, причем больше половины из них проводят самоконтроль эпизодически, нерегулярно. Выделяется группа школьников, которые никогда не проверяют выполненные учебные задания [2, с. 35].
Важность и необходимость формирования у учащихся умения осуществлять самоконтроль постоянно обсуждаются в исследованиях в области физикоматематического образования. Так, например, С. М. Чуканцев отмечает, что «самоконтролю надо учить учащихся так же, как мы учим их, например, решать задачи или доказывать теоремы. Важно также, чтобы учащиеся видели, что учитель считает самоконтроль одним из важнейших этапов учебной деятельности» [3, с. 51].
Во многих современных моделях обучения умению осуществлять самоконтроль уделяется особое внимание. Например, в «развивающей модели» обучения умение осуществлять самоконтроль входит в оценку уровня сформированности учебной деятельности. В. В. Давыдов пишет о необходимости формирования у учащихся умения учиться, где одним из компонентов является умение осуществлять самоконтроль [4].
В исследованиях Г. В. Репкиной и Е. В. Заики выделены уровни сформированности действия контроля. В основу классификации этих уровней положены разные возможности учащихся в способах оценки своей учебной деятельности как при работе с новой задачей, так и при выполнении освоенных или неоднократно повторенных действий. Особое внимание Г. В. Репкина и Е. В. Заика обращают на умение учащихся работать с ошибками—находить их по просьбе взрослого или самостоятельно, объяснять причину возникновения ошибки и исправлять ее [5].
Одним из дидактических принципов системы Л. В. Занкова является «осознание учащимися процесса учения». Этот принцип предполагает «.. .концентрирование внимания детей не только на вопросах: “Что изучается?” и “Понимаю ли я то, что изучаю?”, но и на вопросах: “Зачем я это изучаю?”, “Как то, что я изучаю сейчас, связано с тем, что я уже
знаю?”, “Что привело меня к ошибке и как я должен действовать, чтобы ошибок больше не было?”» [6, с. 11].
В работах Л. О. Денищевой, Н. Ю. Лизуры, Л. А. Лошкаревой, С. Г. Манвелова, В. А. Осинской, А. К. Осницкого, Н. А. Тарасенковой, Л. М. Фридмана, П. М. Эрдниева рассматриваются процедуры, которые могут быть включены в педагогический процесс по привитию навыков самоконтроля. Так, например, С. Г. Манвеловым предложена схема, отражающая возможность перехода от внешнего контроля к самоконтролю [7, с. 141].
П. П. Блонским были выделены четыре стадии проявления самоконтроля применительно к усвоению материала. Первая стадия характеризуется отсутствием всякого самоконтроля. Вторая стадия — полный самоконтроль. На этой стадии учащиеся проверяют полноту и правильность усвоенного материала. Третья стадия — выборочный контроль. В этом случае учащийся контролирует, проверяет только главное по вопросам. На четвертой стадии видимый самоконтроль отсутствует, он осуществляется как бы на основе каких-то незначительных деталей [8, с. 259-260]. Подчеркнем, что именно на четвертой стадии происходит переход (интериоризация) произвольного интеллектуального контроля в непроизвольный интеллектуальный контроль, что может рассматриваться как свидетельство качественного роста интеллектуальных возможностей ученика.
Умение видеть ошибки, объяснять их причины, прогнозировать возможные ошибки является еще одним из полезнейших умений, ведущих учащихся к умению осуществлять самоконтроль. По этому поводу А. М. Матюшкин пишет: «Очень важно приучить ребенка не бояться допускаемых им ошибок и не стремиться исправлять ошибку учащегося с помощью нравоучений. Боязнь допустить ошибку сковывает инициативу ученика в постановке и решении им интеллектуальных проблем» [9, с. 83].
Остановимся на некоторых заданиях, способствующих обучению самоконтролю.
Наиболее простым и очевидным способом самоконтроля при решении физических задач является проверка размерности полученной величины. Следует прививать учащимся навыки решения задач в аналитическом виде до получения окончательного выражения без промежуточных расчетов с обязательной проверкой размерности искомой величины.
Например, задание. Решите задачу: За какое время тело массой 1 кг пройдет расстояние 10 м с момента начала действия на него силы в 1 Н?
Наиболее часто встречающаяся ошибка—непра-вильная запись выражения для пройденного пути
5” = ю0ґ + аґ2 /2, когда ученик забывает возвести переменную ґ во вторую степень и получает неверное
25т
выражение для времени ґ =------. В этом случае уче-
нику можно предложить провести проверку размерности полученной величины — ошибка легко обнаруживается.
Другим методом самоконтроля является проверка задачи с помощью формулировки обратной задачи, когда полученное в ходе решения задачи значение используется для расчета одного из известных параметров.
Задание. Решите задачу: Какую работу совершает человек при поднятии груза массой 2 кг на высоту 1 м с ускорением 3 м/с2? [10]. Проверьте свой результат, составив и решив обратную задачу.
Для определения работы, совершаемой человеком, определим силу, с которой ему необходимо тянуть груз. Согласно второму закону Ньютона, та = Г - mg, откуда следует, что Г = т(а + g). Работа при перемещении груза на высоту к равна А = Гк = = тк(а + g). Подставив численные значения параметров (и не забыв предварительно проверить размерность), получим А = 26 Дж.
Для того чтобы проверить правильность решения, можно обсудить возможные обратные задачи. Учащимся может быть предложена, например, такая задача:
С каким ускорением человек должен поднимать груз массой 2 кг на высоту 1 м, если при этом он совершает работу, равную 26 Дж?
Работа при перемещении груза на высоту к равна А = Гк. Отсюда сила, с которой человеку необходимо тянуть груз, Г = А/к. Ускорение, с которым перемещается тело, запишется в виде
Г - mg А - mgk А а =------2- =-----2— =------g.
т тк тк
Проведя вычисления, получим значение ускорения, равное 3 м/с2, что соответствует условию задачи. Таким образом, проверка правильности решения задачи с помощью обратной ей проведена.
Один из способов самоконтроля заключается в оценке результата с точки зрения здравого смысла. Подобный вид самоконтроля применим в двух случаях: при неверном решении задачи и умышленном составлении задания с неверными заданными параметрами. В качестве примера можно привести задачу следующего содержания:
Ребенок полностью погрузился в воду, налитую в ванну с вертикальными стенками, при этом уровень воды поднялся на 1 см. Какова масса ребенка, если средняя плотность тела человека 1.2 г/см3, а площадь ванны 1 м2?
Массу ребенка можно определить, зная его объем и среднюю плотность тела человека: т = Ур. Объем ребенка равен объему вытесненной жидкости, определяемому как произведение площади ванны на изменение уровня воды в ней: У = Бк. Таким образом, масса ребенка определится из выражения т = Ур = = Бкр. Подставим численные значения известных величин
т = 1х 0.01х 1.2 = 0.012 кг = 12 г (?!).
В данном случае совершена распространенная ошибка при переходе из одной системы единиц в другую — средняя плотность тела человека р = 1.2 г/см3 = = 1.2-103 кг/м3. При исправлении допущенной ошибки ответ составляет 12 кг.
Эта же задача может осознанно содержать неверные исходные данные, которые не являются очевидными. Например, если в условии задачи указать изменение уровня воды равным 20 см, в ходе решения масса ребенка будет составлять 240 кг!
В данном случае задание должно быть составлено таким образом, чтобы при получении ответа, противоречащего здравому смыслу, перед школьником стояла задача в ходе самостоятельного анализа определить, какой из заданных параметров является неверным.
Самоконтроль решения задачи может осуществляться на основании полученных ранее знаний. Рассмотрим задачу следующего содержания:
В баллоне емкостью 20 л находится газ при температуре 20 оС под давлением 200 кПа. После того как баллон был открыт, давление газа в баллоне понизилось вдвое. Найти количество молекул газа, вышедших из баллона. Ответ 1: 5.6-103; ответ 2: 4-1040. Верны или неверны ответы? Почему? (Примечание: сравните ответы с числом Авогадро.)
Подобного рода задачи, кроме того, дают возможность использовать знания и навыки, получаемые учащимися при изучении других предметов (биологии, химии и т.д.).
Важным является формирование у учащихся умения выбирать правильный ответ из нескольких предложенных. Тесты, несмотря на довольно распространенное отрицательное отношение к ним, могут быть эффективным средством для анализа решения задач. Их можно сформулировать таким образом, чтобы они содержали несколько правдоподобных ответов или несколько правильных. Например, следующая задача [11]:
Найдите магнитный поток Ф в произвольный момент времени t, пронизывающий прямоугольную рамку со сторонами а и Ъ, вращающуюся с угловой скоростью ю. Индукция однородного магнитного поля перпендикулярна оси вращения.
Ответы: В аЪ со8Ю^ В аЪ 8тю£
Найдите правильный ответ.
Такого рода тесты стимулируют ученика к более глубокому анализу содержания задачи или побуждают его повторить определения понятий, используемых в условии задачи.
Задание в виде теста может быть сформулировано следующим образом.
Не производя вычислений, найдите правильный ответ на следующий вопрос и обоснуйте свой выбор. Сколько весит яблоко массой 100 г на высоте, равной радиусу Земли?
Ответы: 9.8 Н; 0.25; 4 Н; - 0.2 Н.
При обсуждении подобных заданий желательно, чтобы учащиеся построили программу своих действий: исключили те ответы, которые сразу бросаются в глаза как неверные, привели возможные основания для выбора оставшихся. Важным является не только выбор правильного ответа из нескольких представленных, но и анализ неправильных правдоподобных вариантов.
Часто оказывается полезной проверка результата при подстановке предельных значений фигурирующих в задаче параметров или их значений на границах применимости. Приведем пример задания.
Два равных по величине положительных заряда находятся на расстоянии 2а друг от друга. Найти напряженностъ электрического поля в точке, находящейся на перпендикуляре, восстановленном из середины прямой, соединяющей заряды, на расстоянии Ъ (рис. 1).
Поле, создаваемое зарядами в указанной точке, запишется в виде
Е
Рис. 1
Ё = Ё1 + Ё2,
Е = 2 Е1 со8 а = 2
2дЬ
4пе0г2 г 4пе0(а2 + Ъ2)3
одного заряда, равного по величине сумме этих зарядов.
Одним из способов самоконтроля, хотя и сложным для учащихся, является графическая проверка. Данный способ позволяет школьнику не только проверить правильность решения задачи, но и подчас открыть для себя абсолютно новый подход как к решению задачи, так и к осмыслению изучаемого явления.
Уравнение движения материальной точки имеет вид х = 0.4 ?. Вычислить путь, пройденный материальной точкой за 4 с. Написать формулу зависимости (?) и построить график. Проверить ре-
шение задачи графически [10].
Пройденный материальной точкой путь за 4 с равен х = 0.4 ?2 = 0.4 - 42 = 6.4 м.
Зависимость скорости от времени запишется в виде V (?) = 0.4 2 t = 0.8 ?. На графике зависимости пройденному пути будет соответствовать заштрихованная площадь (см. рис. 2). Полученное значение составляет 6.4 м.
Таким образом, графическая проверка подтвердила правильность решения задачи.
Здесь возможны два предельных случая. Первый, когда наблюдатель находится посередине между зарядами, поле должно быть равно 0. Действительно, при подстановке Ъ = 0 напряженность электрического поля равна 0. Другой предельный случай, когда наблюдатель находится от зарядов на расстоянии, стремящемся к бесконечности. Вычисление этого предела дает интересный результат:
Ь Е 2д
Ь Е =----------------.
4тсе0Ь
Это закон Кулона для заряда, равного 2ц.
Таким образом, подставляя предельное значение Ъ ученик может не только проверить правильность решения задачи, но и сделать для себя вывод — вдали от нескольких зарядов поле такое же, как поле
?, С Рис. 2
Следует упомянуть еще один из видов самоконтроля — это оценка порядка величины. Умение быстро оценить правильность полученных величин особенно актуально при выполнении практических заданий по физике или лабораторных работ, когда определенная часть задания (часть расчетов, построение графиков, оформление работы, написание выводов и т.п.) выполняется школьником самостоятельно дома и сделать повторные измерения или проверить результаты возможности нет.
Полнота контроля и мотивация к его осуществлению во многом зависят от того, как себе представляет ученик желаемый результат, т. е. каков у него образ результата действия, насколько он видит пространство возможных затруднений и ошибок.
Стимулирующими учащихся проверить себя являются игры с жесткими правилами: «домино», «лото», «лабиринт», «зашифрованное слово» и т. п. Приведем пример одной из таких игр (тема «Закон сохранения механической энергии»).
Расставьте у результатов решения задач соответствующие буквы и прочитайте зашифрованное в задании слово (ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2):
1) Какова максимальная высота, на которую поднимется камень, брошенный вертикально вверх со скоростью 20 м/с?
2) С какой начальной скоростью нужно бросить вниз мяч с высоты 5 м, чтобы он подпрыгнул на высоту 10 м (удар считать абсолютно упругим)?
3) Какова в момент удара о землю кинетическая энергия тела массой 0.5 кг, упавшего вертикально вниз с высоты 6 м?
4) Какова скорость шарика, брошенного вертикально вниз с высоты 3 м с начальной скоростью 2 м/с, в момент удара о воду?
5) С какой начальной скоростью нужно бросить вертикально вверх мяч, чтобы он поднялся на высоту 10 м?
Как вы думаете, почему зашифровали именно это слово?
30 5 20 40 10 15 8 25
с Ь М О Ы Р Л У
В рамках выполнения этих заданий у учащихся имеется возможность узнать, правильный ли получен результат, и, в случае неудачи, начать поиск ошибок.
Таким образом, нами рассмотрен один из подходов к формированию общего учебного умения—умения контролировать собственную интеллектуальную деятельность.
Как показывает практика, развитие данного умения способствует повышению качества знаний учащихся, мотивации их учебной деятельности.
Литература
1. Рыжик В.И. Формирование потребности в самоконтроле при обучении математике// Математика в школе. - 1980. -С. 104-111.
2. Жарова Л.В. Учить самостоятельности. - М.: Просвещение, 1993.
3. Чуканцев С.М. Учить самоконтролю // Математика в школе. - 1979. - № 6. - С. 39-44.
4. Давыдов В.В. Теория развивающего обучения. - М.: ИНТОР, 1996.
5. Репкина Г.В., Заика Е.В. Оценка уровня сформированности учебной деятельности. В помощь учителю начальных классов. (Серия: Библиотека развивающего обучения. Вып. 7). - Томск: Пеленг, 2003.
6. Аргинская И.И. Математика: Методическое пособие для учителя. - М.: Издатель А.В. Мерзлов, 1995.
7. Манвелов С.Г. Задания по математике на развитие самоконтроля учащихся. - М.: Просвещение, 1997.
8. Блонский П.П. Избранные педагогические и психологические сочнения: В 2 т. - М.: Педагогика, 1979.
9. Матюшкин А. М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. - М.: Педагогика, 1972.
10. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. - М.: Просвещение, 1996.
11. Касьянов В.А.. Физика. 11 кл. - М.: Дрофа, 2003.
Поступила в редакцию 06.11.2006
УДК 373.1.02:372.8
И. Ю. Соколова, В. В. Ларионов, В. И. Шишковский
МЕТОДИКА И ПРАКТИКА ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ОСНОВАМ ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА: ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАЗМЫ ТЛЕЮЩЕГО И ВЫСОКОЧАСТОТНОГО РАЗРЯДОВ
Томский государственный педагогический университет
В условиях реформирования российской образовательной системы основными целями физического образования в педагогических вузах стало сохранение его фундаментальности и подготовка высококвалифицированного учителя физики, конкурентоспособного на рынке труда, свободно владеющего своей профессией и ориентирующегося в смежных областях деятельности, готового к постоянному росту, социальной и профессиональной мобильности. Общественная практика свидетельствует, что любые преобразования, в том числе и в педагогической сфере, не дают должного результата, если они проводятся методом проб и ошибок, без научно обоснованных подходов. При этом особое внимание необходимо
уделять вопросам, связанным с решением проблемы сохранения фундаментальности физического образования в педагогических вузах в условиях наметившейся тенденции снижения аудиторной нагрузки, выделяемой для изучения курса общей и экспериментальной физики в соответствии с Государственными образовательными стандартами и примерными учебными планами, рекомендуемыми Федеральным агентством по образованию. Все это, естественно, приводит к существенному уменьшению времени, предусмотренному для обучения будущих учителей физики физическому эксперименту, без овладения современной методикой проведения которого немыслима подготовка качественного специалиста. А это в услови-
