CC BY
43
УДК 53
А. Р Аржаник, Э. Д. Новожилов, А. А. Хомякова
ОРГАНИЗАЦИЯ СОВМЕСТНОЙ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ФИЗИКЕ УЧАЩИХСЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ШКОЛ И СТУДЕНТОВ МЛАДШИХ КУРСОВ
Томский государственный педагогический университет
В течение ряда лет в статьях многих учителей физики и преподавателей педагогических вузов поднимается вопрос о качестве профессиональной подготовки будущих учителей физики [1]. У большинства студентов младших курсов педвузов (вчерашних школьников) слабо развиты экспериментальные навыки, навыки работы ручным инструментом, конст-
рукторские навыки. Это является следствием того, что на первый курс физико-математических и технических факультетов приходят выпускники не только школ, но и гимназий, и лицеев, образовавшихся на базе помещений, изначально не приспособленных к условиям школы и не имеющих школьных учебных мастерских, где уроки труда заменяются теоретичес-
ким изучением ряда технологий. Однако качественная методическая подготовка будущих учителей требует формирования у студентов специальных педагогических знаний, умений и навыков. Традиционно сложилось, что эти знания будущие учителя начинают получать, начиная с третьего и даже четвертого курса. Студент-практикант, еще не имея достаточно глубоких знаний и навыков, получает под свое руководство целый класс, а после практики классным руководителям и учителям-предметникам в течение оставшегося времени приходится исправлять последствия педагогической деятельности будущих учителей.
Учителя физики школы № 4 города Томска и сотрудники лаборатории инновационных педагогических технологий физико-математического факультета Томского государственного педагогического университета уже несколько лет занимаются организацией совместной проектной деятельности учащихся общеобразовательной школы и студентов 1-2 курсов физико-математического факультета ТГПУ. При этом частично решается ряд проблем, затрагивающих, с одной стороны, обучение школьников физике, а с другой — профессиональную подготовку будущих педагогов — учителей физики. Одно из решений проблемы качественной подготовки студентов — совместная проектная деятельность с учащимися.
Из учеников 6-11 классов естественно-научного профиля и студентов первого и второго курса ФМФ были сформированы рабочие группы, где студенты являлись руководителями. Группы состоят из одного или двух учеников. Каждая группа выбрала себе проектное задание самостоятельно, либо группы выбирали темы из перечня, предоставленного сотрудниками кафедры и учителями. Характер работ определялся, исходя из способностей к различным видам деятельности и интересов учеников и студентов.
В рамках такого подхода мы разделяем все проекты по уровню сложности на реферативное исследование, создание и постановку демонстрационных и лабораторных экспериментов и экспериментальноисследовательские задачи. Организационная работа с учащимися под руководством студентов осуществляется на основе технологии проектирования. При работе с учащимися мы придерживаемся принципов успешности, максимальной самостоятельности в выполнении эксперимента, реализации познавательной потребности [2].
Результатом совместной проектной деятельности является изготавливаемое силами учеников под руководством студентов и используемое в дальнейшем на уроках физики самодельное экспериментальное оборудование. Важно отметить, что ученик должен видеть положительный результат своей работы. Не секрет, что для учеников прибор, изготовленный собственными руками или руками сверстников, имеет большую ценность, чем аналогичный прибор промышленного производства. К тому же при всем мно-
гообразии выпускаемого учебного оборудования школы не могут должным образом обеспечить оборудованием физические кабинеты по ряду объективных причин, одна из которых — высокая стоимость физических приборов. Проектирование и изготовление самодельного оборудования помогает решению проблемы оснащения кабинета физики.
Реферативное исследование. В них принимают участие не очень сильные ученики и ученики младших классов. Как правило, тематика таких работ связана с историей физики, техники, отдельными частными вопросами физики и техники. При этом активно используются как печатные источники информации, так и Интернет. При выполнении таких работ ученики приобретают умения работать с книгой, оформлять свои рассуждения и выводы в реферате, учатся делать ссылки на использованные работы. Эти же умения приобретают и студенты, руководящие работой учащихся. Основная цель таких работ — поддержать интерес у учащихся к изучаемому предмету, расширить кругозор и определить для себя тему следующего исследования уже более высокого уровня. Примерные темы реферативных исследований:
- «Изобретения Леонардо да Винчи»;
- «Вода в природе»;
- «История воздухоплавания»;
- «”Живое” электричество»;
- «История открытия первого начала термодинамики» и др.
Например, работа учеников 6 класса, посвященная работам Леонардо да Винчи, выполнялась по следующему плану. Прежде всего, учащиеся должны были найти информацию об этом человеке. Оказалось, что кроме имени и того, что да Винчи написал «Мону Лизу», ученикам ничего больше не было известно. Поэтому на первом этапе ученикам и студентам было предложено несколько книг об этой личности, а дальше уже самостоятельно учащиеся проводили поиск литературы по данной тематике. Цель данной работы — познакомиться с изобретениями Леонардо да Винчи в области естествознания. В результате поиска ученики обнаружили огромное количество информации, и перед ними была поставлена следующая задача — выделить наиболее значимые работы да Винчи в области естествознания, определить изобретения и устройства, которыми мы пользуемся в повседневной жизни. Оказалось, что таких следов деятельности да Винчи в математике, механике, технике, медицине можно найти немало. В заключение учащиеся должны были представить результаты своего исследования в виде реферата и компьютерной презентации. В процессе работы над этой темой учитель практически не вмешивался в работу учеников. Они работали только под руководством студентов. И студенты, и школьники с большим интересом включились в изучение работ Леонардо да Винчи. Тема оказалась по-настоящему интересна всем.
А. Р. Аржаник, Э. Д. Новожилов, А. А. Хомякова. Организация совместной проектной.
Во время работы со школьниками студенты приобретают навыки организации работы малых групп школьников. Они должны научиться распределять задания между учениками, контролировать их выполнение, собирать и анализировать полученную информацию, создавать рабочую доброжелательную обстановку в такой микрогруппе. Так как подобные работы выполняют учащиеся 6-7 классов, то, естественно, студенты изучают психологические особенности этой возрастной категории, особенности работы с такими учащимися.
Создание и постановка демонстрационных и лабораторных экспериментов. Работы такого типа чаще всего выбирают учащиеся, у которых существуют проблемы с теорией, но есть желание сделать работу своими руками. Это несложные, небольшие работы, выполняемые в течение короткого промежутка времени (1-2 недели). Для таких учащихся очень важно, чтобы результат был положительным. Этот тип работ также можно рекомендовать в пропедевтических курсах физики в 5-6 классах. В этом году шестиклассникам были предложены следующие темы исследований данного уровня:
- методы измерения расстояний до недоступной точки;
- измерение времени;
- измерение температуры.
Пример одной из таких работ — измерение времени. В процессе работы ученики 6 класса познакомились с принципами измерения времени, различными устройствами часов. В практической части работы учащиеся изготовили действующую модель «огненных часов».
При изготовлении данного прибора ученик и студент-руководитель вначале решали проблему, из чего сделать устройство. Если в древнем Китае в качестве материала для огненных часов использовалась нить, пропитанная горючей смесью, то в нашем случае это не очень подходящий вариант. В конечном итоге остановились на восковой свече. Далее необходимо было установить ее так, чтобы скорость горения была постоянной. Учащиеся предложили подвесить свечу горизонтально. Для отсечек времени ученики через равные отрезки свечи подвесили на нитках металлические гайки, а под свечкой установили металлический поддон. Когда свеча догорала до нити, гайка падала на поддон, и был слышен стук. Таким образом, получилась модель «огненных часов» с будильником. Для детей это был, пожалуй, самый важный результат — работающее устройство.
Другой пример — изготовление из пластиковой бутылки прибора «картезианский водолаз». Этот прибор, сделанный учеником 8 класса, оказался удобнее и безопаснее в работе, чем подобная известная демонстрация с использованием стеклянного цилиндра.
Т ак как для детей это были первые работы, то большую часть времени по их выполнению занял поиск
литературы, работа с книгами. Но при этом каждая рабочая группа самостоятельно изготовила действующую физическую модель и продемонстрировала ее в действии. Так, ученики изготовили термоскоп Галилея, дальномер. И хотя эти устройства известны очень давно, для школьников, а потом, как оказалось, и для студентов, они стали настоящим открытием. Сейчас эти модели используются во время уроков физики. Основное, что приобрели ученики и студенты в процессе выполнения подобных работ, — это навыки кропотливой, скрупулезной работы, отладка эксперимента, доведение его до рабочего состояния, навыки работы с ручным инструментом, знакомство с физическими процессами, на которых основано действие изготовленных приборов и устройств.
Результаты своих исследований, как промежуточные, так и окончательные, учащиеся неоднократно представляют перед своими сверстниками во время консультаций. Если создается демонстрационный опыт, то ученики показывают его как в своем классе, так и в других. При этом нарабатывается опыт публичных выступлений, исправляются дефекты речи, исчезает страх перед аудиторией, и дети начинают себя более уверенно чувствовать на уроках и во время различных выступлений. Студенты приучаются корректировать высказывания учащихся, а заодно и следить за своей речью.
Экспериментально-исследовательские задачи. Задания такого типа выбирают учащиеся с хорошей математической подготовкой и аналитическим складом ума. Как правило, в исследовании участвуют несколько человек. В группе также могут работать учащиеся с разными способностями. Например, один ученик может хорошо проводить измерения, другой — производить необходимые расчеты, третий — планировать ход эксперимента. Работа учащихся в исследовательской группе строится по следующему плану:
- изучение литературы, знакомство с физическим явлением;
- формулировка исследовательской задачи;
- планирование эксперимента по решению исследовательской задачи;
- постановка физического эксперимента;
- аналитическое решение экспериментальной задачи;
- сравнение результатов эксперимента с теоретическим расчетом.
Приведем пример подобного исследования. В 10 классе была предложена тема «Осмос». Группа учащихся должна была выяснить механизм питания растений из почвы. Учащиеся детально изучили явление поверхностного натяжения, капиллярные явления, затем рассчитали максимальную высоту подъема воды по капиллярам растений. Средний диаметр капилляра сначала брался из справочных материалов, позднее был экспериментально измерен учениками с помощью оптического микроскопа. Учащиеся выяс-
нили, что максимальная высота подъема воды по капиллярам намного меньше, чем средняя высота деревьев. Следовательно, механизм питания растений иной. Возникла проблема — какое явление лежит в основе питания растений. Далее ученики познакомились с явлением осмоса, изготовили демонстрационную установку и показали в расчетах возможность подъема воды по капиллярам растений за счет осмотического давления. Учащиеся научились работать с литературой, планировать и реализовывать физический эксперимент, получать аналитическое решение экспериментальных задач, сравнивать полученный результат с экспериментальными данными и приобрели практические навыки работы с физическими приборами. Студента, в свою очередь, научились работать с этой возрастной категорией школьников, получили навыки планирования работы исследовательской группы и управления подобными группами.
Для учащихся 10 класса естественно-научного профиля были предложены следующие проекты:
1. Осмос.
2. Паркур (биомеханическая модель преодоления человеком различных препятствий).
3. Гироскопы в природе и технике.
4. Экспериментальные задачи по оптике на основе «черного ящика».
5. Симметрия и законы сохранения.
6. Вода в природе (физические и химические свойства).
7. Природные оптические явления (радуга, гало, голубой цвет неба).
8. Явления переноса. Вязкое трение.
9. Легенда об Архимеде (о возможности сжигания удаленных легковоспламеняющихся объектов с помощью оптического излучения).
Результаты своей работы школьники представляют на школьных и городских научно-практических конференциях, а студенты — на научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, проходящей в апреле в ТГПУ. Но уже сейчас можно отметить повышение активности при изучении физико-математических дисциплин как у студентов, так и у школьников. Студенты с первых дней обучения знакомятся с учебным процессом в школе. При этом, имея в своем подчинении одного-двух учеников, а не весь класс, они постепенно постигают основы педагогического мастерства, овладевают экспериментальными умениями, навыками работы ручным инструментом, учатся совместно с учениками публичным выступлениям. При таком сотрудничестве параллельно решается еще ряд задач, таких, как профессиональная подготовка будущих педагогов, профориентационное определение школьников, повышение мотивации к изучению предмета, развитие коммуникативных способностей. Работа над проектом в этом случае перестает быть формальной, появляется ответственность друг перед другом. Кроме того, совместная деятельность студентов и школьников решает проблему обеспечения физического кабинета самодельным учебным лабораторным и демонстрационным оборудованием. В дальнейшем материал, собранный студентами в процессе такого сотрудничества, становится основой курсовых и дипломных работ.
Литература
1. Саяпина Н.М. Особенности совершенствования экспериментальной подготовки студентов // Актуальные вопросы преподавания физики: Материалы VI Междунар. науч.-практич. конф. (Пенза: 30 октября - 1 ноября 2002 г.). - Пенза: Изд-во ПГПУ, 2002. - 100 с.
2. Альникова Т.В., Румбешта Е.А. Организация проектно-исследовательской деятельности при обучении физике // Вестник ТГПУ. Вып. 6 (57). Сер.: Естественные и точные науки. - Томск: Изд-во ТГПУ, 2006. - С. 172-174.
Поступила в редакцию 22.10.2006
УДК 378.64/.69
В. А. Стародубцев
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА ФИЗИКИ В ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
Томский политехнический университет
Становление информационного общества и переход на двухуровневую систему высшего образования в России требуют адекватного изменения педагогических технологий и методики преподавания физики, особенно — в техническом вузе. Здесь по-прежнему курс физики является основой для последующих специальных дисциплин инженерного профиля, и в то же время возрастает его методологическая и
мировоззренческая роль для подготовки бакалавров по всем направлениям и специальностям.
Как показывает опыт вузов, уже реализующих двухступенчатую модель высшего образования, продолжает сокращаться объем аудиторных часов, реально используемых для обучения физике. Это вызывает тревогу за качество освоения образовательной программы и мобилизует профессорско-препо-
