CC BY
29I. ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНОГО
ПРОЦЕССА В ШКОЛЕ И ВУЗЕ
УДК 372.853
DOI: 10.24412/2222-7520-2022-1-4-10
Аитова Елизавета Валерьевна
аспирант кафедры физики и технологии
ФГБОУ ВО «Пермский государственный гуманитарно-педагогический
университет», г. Пермь, Россия 614990, г. Пермь, ул. Пушкина, 42 e-mail: aitova-eva@gorodperm. ru
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИДЕОРЕСУРСОВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ УМЕНИЯ ФОРМУЛИРОВАТЬ ГИПОТЕЗУ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ
В 7 КЛАССЕ
Elizaveta V. Aitova
Postgraduate Student of the Department of Physics and Technology
Federal State Budget Educational Institution of Higher Education 'Perm State Humanitarian Pedagogical University' 614990, Russia, Perm, 42, Pushkin Str. e-mail: aitova-eva@gorodperm. ru
USING VIDEO RESOURCES FOR FORMING THE ABILITY TO FORMULATE A HYPOTHESIS WHEN TEACHING PHYSICS IN THE 7th
GRADE
Аннотация: представлены методические рекомендации по использованию видеоматериалов на уроках физики в 7 классах и целесообразность их использования при формировании экспериментальных умений обучающихся.
Ключевые слова: экспериментальные умения, физический эксперимент, специальный практикум, технологи формирования умений.
Abstract: methodological recommendations on the use of video materials in physics lessons in grades 7 and their expediency in the formation of students' experimental skills are presented.
Key words: experimental skills, physical experiment, special workshop, skills formation technologies.
© Аитова Е.В., 2022
Среди многих методов, которыми пользуется учителя физики, особое значение имеет эксперимент, который является неотъемлемой органической частью курса физики средней школы. Демонстрационные опыты зарождают правильные начальные представления о новых физических явлениях и процессах, раскрывают закономерности, знакомят с методами исследования, показывают устройство и действие некоторых новых приборов и установок, иллюстрируют технические применения физических законов. На протяжении всего курса физики эти опыты пополняют и расширяют кругозор учащихся. Кроме того, демонстрационный эксперимент служит источником знаний, доказательством справедливости различных теоретических положений, способствует выработке убежденности, развивает умения и навыки учащихся.
Умение выдвигать гипотезу относится к базовым логическим действиям обучающихся, обозначенным в обновленном ФГОС ООО [17]. Это умение является результатом исследовательских действий школьников и составляет основу для формирования у них экспериментальных умений.
Проблеме формирования экспериментальных умений обучающихся на уроках физики посвящены работы многих методистов (А.А. Бобров, Л.В. Гурьева, Е.Л. Долганова, В.В. Завьялов, П.А. Знаменский, П.В. Зуев, Н.А. Константинов, Н.В. Кочергина, А.А. Кузнецов, А.П. Лешуков, А.В. Перышкин, В.Г. Разумовский, А.В. Усова и др.).
В исследованиях И.А. Игошева, Х.Я. Мулюкова, С.Т. Мустафаева, З.А. Хайретдиновой, А.И. Подольского, Л.Д. Шабашова и др. рассмотрен вопрос о формировании исследовательских умений при обучении физике школьников и студентов. Ученые предлагают разнообразные приемы, методы и средства обучения, среди которых инструменты и сервисы цифровой образовательной среды. В соответствии с ФГОС, цифровая образовательная среда образовательной организации включает в себя комплекс цифровых образовательных ресурсов и обеспечивает информационно-методическую поддержку учебного процесса, его планирование и ресурсное наполнение.
Однако многие явления в условиях школьного физического кабинета не могут быть продемонстрированы, и учащиеся испытывают трудности в их изучении, так как не в состоянии мысленно их представить. Это явления микромира, либо быстро протекающие процессы, либо опыты с приборами, отсутствующими в кабинете. В ряде школ существуют проблемы с демонстрационным оборудованием: отсутствуют современных демонстрационных приборов, те, которые сохранились, уже приходят в негодность, и большинство опытов с этими приборами не получается.
На помощь учителю приходят разнообразные цифровые образовательные ресурсы. К основным типам цифровых образовательных ресурсов для уроков физики относятся: фотографии, видеофрагменты, статические и динамические модели, объекты виртуальной и дополненной реальности, интерактивное моделирование, картографические материалы, звукозаписи, символьные объекты, текстовые документы [13].
Использованию видеофрагментов на уроках физики посвящены работы Р.И. Малафеевой, Д.В. Разумновой, С.В. Степановой, В.Г. Разумовского,
С.А. Хорошавина. В статье Р.И. Малафеевой говорится о воздействии мощного потока информации, что создает эмоциональную основу, на базе которой облегчается переход от чувственного образа к логическому мышлению, к абстрагированию, что является неотъемлемой частью обучения по формированию экспериментальных умений [14, 15, 16].
Практика использования видеодемонстраций показывает, что они могут быть хорошим дополнением к проводимому на уроке эксперименту. Ими можно дополнить натурные демонстрации. Это дает целый ряд преимуществ:
Во-первых, мелкие детали установок и небольшие размеры некоторых значимых явлений, которые плохо различимы с рабочих мест учеников, можно при необходимости показать на весь экран.
Во-вторых, на видеозаписи можно манипулировать временем, т.е. растянуть быстротекущий процесс (вспышка огнива, падение тел), или значительно сократить растянутые во времени процессы (диффузия в жидкостях).
В-третьих, можно продемонстрировать природные явления, недоступные непосредственному наблюдению на уроке: разряд молнии, приливы и отливы, падение тел и т.д.
Видеодемонстрация является не заменой живого эксперимента, а составной частью средств наглядности и дополнением к системе учебного эксперимента. Одной из целей использования видеофрагментов на уроке физики является формирование экспериментальных умений. Ниже представлен список уроков физики 7 класса, которые целесообразно проводить с использованием видеоресурсов.
1. Урок по теме «Механическое движение. Равномерное движение».
2. Урок по теме «Неравномерное движение. Средняя скорость».
3. Урок по теме «Взаимодействие тел».
4. Урок по теме «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли».
5. Урок по теме «Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля».
Для данных уроков были подготовлены методические рекомендации, в которых описана технология организации проектно-исследовательской деятельности обучающихся.
Методические рекомендации к уроку «Механическое движение. Равномерное
движение»
Обучающимся демонстрируется видеоматериал [10]. В первой части видео демонстрируется два поезда, первый наблюдатель, находящийся в поезде и второй наблюдатель, находящийся в вертолете. Ребятам предлагается ответить на следующие вопросы:
1. Какой вывод может сделать первый наблюдатель про движение поезда, в котором находится он? А про красный поезд?
2. Какой вывод может сделать первый наблюдатель? В какую сторону двигаются поезда?
Во второй части видеоматериала. Обучающимся задаются следующие вопросы?
1. Какой теперь может сделать вывод первый наблюдатель?
2. Какой теперь может сделать вывод второй наблюдатель?
Задание направлено на поиск понятий: механическое движение, относительность движения, система отсчета и др.
Учащимся демонстрируется три видео фрагмента: движение секундной стрелки, падение выпущенного из рук камня, движение Земли по своей орбите [3, 6, 7]. Ребятам предлагается сравнить данные видео, найти сходства и различия. Задание направлено на ввод понятия траектория, и то, что она может быть прямолинейной и криволинейной.
Далее ребятам предлагается самим придумать и описать движение любых тел. Важно, чтобы в ответах было указано, относительно чего мы считаем, что тело движется, по какой траектории происходит движение. Иллюстрация траектории на доске или в тетради.
Методические рекомендации к уроку «Неравномерное движение. Средняя
скорость»
Ребятам демонстрируется фрагмент видео взлета самолета и движения самолета на высоте [4]. Предлагается прокомментировать данное видео: описать движение самолета (скорость движения, траектория). Важно сделать акцент на том, что движение самолета явно можно разделить на две части -взлет и равномерное движение на заданной диспетчером высоте. Задать ребятам вопрос, можно ли назвать такое движение равномерным? Почему? Как можно назвать такой тип движения? Предложить обучающимся привести примеры равномерного и неравномерного движения.
Выход на формулу для средней скорости предлагается следующим образом. Необходимо решить задачу: первые две секунды своего движения тело движется со скоростью 2 м/с, а следующие 3 секунды со скоростью 5 м/с. Вопрос: с какой средней скоростью двигалось тело?
Очень важно, чтобы при обсуждении решения было рассмотрено два подхода: средняя скорость, как среднее арифметическое (что не есть всегда правильно) и средняя скорость как отношение всего пути ко всему времени движения тела (во всех случаях правильный подход). Тем ребятам, которые предложили, что средняя скорость, это среднее арифметическое, предложите найти путь, т.е. полученное значение скорости умножить на время движения. Далее предложите найти путь движения тела, как сумма путей двух участков за 2 с и за 5 с. Предложите ребятам сравнить результаты и проанализировать, какой из вариантов правильный и почему.
Методические рекомендации к уроку «Взаимодействие тел»
Учитель демонстрирует следующий видеоряд:
- Вылет снаряда из ствола пушки (важно, чтобы в видеофрагменте был виден откат пушки) [5].
- Отрывок из фильма «Марсианин», где демонстрируется движение космонавта по средствам вылета воздуха из скафандра [2].
- Отрывок из фильма «Гравитация», где движение космонавта происходит за счет вылета порошка из огнетушителя [1].
- Демонстрация целого ряда опытов, в котором главным явлением является инерция [8]. Важно, чтобы видеофрагмент был показан обучающимся без звука.
Далее ребятам предлагается ответить на следующий вопрос: почему покоящиеся тела пришли в движение?
Очень важно, чтобы учитель не разделял тела по причинам движения. Обучающийся самостоятельно должен выйти на понимание того, что во взаимодействии участвуют оба тела и оба тела меняют свои скорости. Данные скорости будут зависеть от массы тел, это хорошо будет видно на первом видеофрагменте, где скорость снаряда высока, а масса, наоборот, маленькая по сравнению с массой орудия, поэтому и откат пушки будет небольшой.
Методические рекомендации к уроку «Передача давления жидкостями
и газами. Закон Паскаля»
Обучающимся задается вопрос: «Ребята, как вы думаете, что произойдет, если выстрелить в пустую канистру?». Школьники предлагают варианты, важно зафиксировать их на доске. Фиксировать гипотезы важно для того, чтобы учитель понимал, в каком направлении начинают размышлять обучающиеся, в русле ли физического закона идет формирование понимания, опирается ли обучающийся на физические знания.
«Поменяется ли исход, если выстрелить в канистру, заполненную водой?». Идет обсуждение, на доске фиксируются дополненные гипотезы учащихся. На данном этапе важно отследить сформированность понятий: давление, сила давления, взаимодействие между молекулами в веществе.
Далее демонстрируется видео «Выстрел в пустую канистру и в заполненную полностью водой» [11]. Обсуждение гипотез, представленных на доске. Сравнительный анализ того, что школьники предположили на этапе гипотез и увидели в эксперименте. Важно сделать упор на типы агрегатных состояний взаимодействующих тел в первом опыте: пуля (твердое вещество) + пластиковая стенка канистры (твердое вещество), пуля + воздух (газообразное вещество), пуля + пластиковая стенка канистры.
Во втором опыте: пуля (твердое вещество) + пластиковая стенка канистры (твердое вещество), пуля + вода (жидкое вещество), пуля + пластиковая стенка канистры.
Акцент на не сжимаемости жидкости. Разрыв пластиковый бутылки полностью.
Перед демонстрацией второго опыта: выстрел в вареное и в жидкое яйцо [12], обучающиеся также выдвигают гипотезы.
После обсуждения школьники самостоятельно или с помощью учителя выходят на формирование закономерности: давление, производимое на частицы жидкости, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку жидкости
Демонстрация процесса надувания воздушного шарика. Вопрос для учащихся: «Почему воздушный шар, принимает форму «шара»? Во время обсуждения формируется дополнение к предыдущей физической закономерности.
Далее демонстрируется экспериментальное оборудование для вывода закона Блеза Паскаля - «шар Паскаля». На заключительном этапе урока знакомим обучающихся с исторической составляющей данного закона.
Методические рекомендации к уроку «Измерение атмосферного давления.
Опыт Торричелли»
Урок начинается с демонстрации на экране текущего атмосферного давления. Учащимся задается вопрос: «Почему атмосферное давление мы измеряем в миллиметрах ртутного столба, а не в Паскалях?». Важно в рассуждениях выйти на понимание того, что прибор, который дает такую величину при измерении, в своем составе имеет ртуть и линейку.
Учитель предлагает обучающимся подумать над тем, как могла бы выглядеть экспериментальная установка по определению атмосферного давления в миллиметрах ртутного столба. В ходе обсуждения акцентируйте внимание обучающихся на названии оборудования. Данный урок рассчитан на расширение кругозора. Рассмотрите, какие могут входить конструктивные элементы. Когда обучающийся предлагает то или иное оборудование, расспрашивайте, как оно будет работать в данной конкретной ситуации.
Демонстрация изображения или видео фрагмента [9] исторической реконструкции происходит на заключительном этапе урока как факт подтверждения гипотез обучающихся или их опровержение.
Анализируя варианты использования видеоресурсов на уроке физики в 7 классе, можно сделать вывод, что видеофильм является гибким средством обучения. Его можно демонстрировать на различных этапах урока. В начале урока для создания проблемной ситуации, на основном этапе урока для демонстрации учебного материала, на заключительном этапе урока для проверки правильности гипотез.
Видео целесообразно применять для демонстрации процессов в окружающей среде в движении и развитии; для иллюстрации практического решения проблем; для наблюдения явлений, недоступных для непосредственного восприятия; для расширения границ демонстрационного эксперимента.
Таким образом, применение видеоресурсов в учебном процессе при оптимальном сочетании с традиционными средствами наглядности, делает урок более динамичным, способствует его оптимизации, а главное, направлено на формирование экспериментальных умений обучающихся.
Список литературы
1. Видеофрагмент на портале Vk: Гравитация [Электронный ресурс]. -URL: https://vk.com/video-84799473_1713243 86
2. Видеофрагмент на портале Vk: Марсианин [Электронный ресурс]. -URL: https://vk.com/video-157236626_456239411
3. Видеофрагмент на портале Youtube: Brian Cox visits the world's biggest vacuum [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=E43-CfukEgs
4. Видеофрагмент на портале Youtube: Взлет самолета [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=wH0erhjkOug&ab_channel=DarthWelderChannel
5. Видеофрагмент на портале Youtube: Выстрел из орудия. Отдача [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=mzorP1orS5k
6. Видеофрагмент на портале Youtube: Движение Земли вокруг Солнца [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=9zW6c_hfZ4c
7. Видеофрагмент на портале Youtube: Движение секундной стрелки [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=KlKDrT_xi8o
8. Видеофрагмент на портале Youtube: Законы инерции [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=YA8Pc5O_8sc&t=48s
9. Видеофрагмент на портале Youtube: Опыт Торричелли [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=pCJ-jLDIt4E&ab_channel=geozebra
10. Видеофрагмент на портале Youtube: Относительное механическое движение [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=Vz3tdk7zT1s
11. Видеофрагмент на портале Youtube: Стрельба в канистры с водой [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube.com/watch?v=kibCC5X-klQ&ab_channel=GunGunStyle
12. Видеофрагмент на портале Youtube: Стрельба вареное и сырое яйцо [Электронный ресурс]. - URL: https://www.youtube. com/watch?v=CQaXtbCQ 1 sc&ab_channel=GalileoRU
13. Гущина О.М., Михеева О.П. Электронные образовательные ресурсы в создании информационного пространства образовательной организации // Информатика и образование. - 2016. - № 2. - С. 42-50.
14. Малафеев Р.И. Активизация познавательной деятельности учащихся при демонстрации опытов // Физика в школе. - 2003. - № 7.
15. Разумный Д.В., Степанов С.В. Принципы создания видеозаписей демонстрационных опытов по физике // Преподавание физики в высшей школе. - 2003. - № 26.
16. Современный урок физики в средней школе / под ред. В.Г. Разумовского. - М.: Просвещение, 1983.
17. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования (утв. приказом Министерства просвещения Российской Федерации от 31 мая 2022 № 287) [Электронный ресурс]. - URL: https: //edsoo .ru/Normativnie_dokumenti.htm
