Научная статья на тему 'СТРУКТУРА РАБОТЫ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ ПО РАЗВИТИЮ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ'

СТРУКТУРА РАБОТЫ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ ПО РАЗВИТИЮ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
127
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ОРГАНИЗАЦИИ / МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ / ФГОС / ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ УМЕНИЯ / ЦИФРОВЫЕ ЛАБОРАТОРИИ / СОВРЕМЕННЫЙ УРОК / ОРГАНИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Даммер Манана Дмитриевна, Косарев Николай Федорович, Хафизова Эльвира Валентиновна

В статье рассматривается проблема развития исследовательских умений обучающихся. Разработана методика работы учителя физики по развитию исследовательских умений обучающихся. Представлено содержание деятельности субъектов образовательного процесса. На примере занятий по физике описана реализация развития исследовательских умений с применением цифровых лабораторий, методика реализации системнодеятельностного подхода на занятиях по физике. Пересмотрен подход к организации лабораторных работ по физике, внесены изменения и предложены новые требования к их организации и проведению. Проведен педагогический эксперимент, результаты которого подтверждают эффективную работу предложенной структуры организации лабораторных работ, направленных на развитие исследовательских умений. Результаты. Предложенная модель взаимодействия субъектов образовательного процесса позволила разработать алгоритм деятельности учителя-предметника по развитию исследовательских умений обучающихся в свете преемственности ступеней обучения. Разработанная методика работы учителя-предметника в совокупности с применением цифровых лабораторий на занятиях по физике показала положительное влияние на развитие исследовательских умений обучающихся. Материалы по развитию исследовательских умений обучающихся средствами цифровых лабораторий могут быть полезны не только учителям физики, но и учителям других естественно-научных предметов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам об образовании , автор научной работы — Даммер Манана Дмитриевна, Косарев Николай Федорович, Хафизова Эльвира Валентиновна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

WORK STRUCTURE OF A PHYSICS TEACHER TO DEVELOP STUDENTS' RESEARCH SKILLS

The article deals with the problem of developing students' research skills. The methodology of the physics teacher's work on the development of students' research skills has been developed. The content of the activity of the subjects of the educational process is presented. Using the example of physics classes, the implementation of the development of research skills using digital laboratories, the methodology for implementing a system-activity approach in physics classes is described. The approach to the organization of laboratory work in physics has been revised, changes have been made and new requirements for their organization and conduct have been proposed. A pedagogical experiment was conducted, the results of which confirm the effective work of the proposed structure of the organization of laboratory work aimed at the development of research skills. Results. The proposed model of interaction of the subjects of the educational process allowed us to develop an algorithm for the activity of a subject teacher for the development of students' research skills in the light of the continuity of learning stages. The developed methodology of the subject teacher in combination with the use of digital laboratories in physics classes has shown an effective impact on the development of students' research skills. Materials on the development of students' research skills by means of digital laboratories can be useful not only for physics teachers, but also for teachers of other natural science subjects.

Текст научной работы на тему «СТРУКТУРА РАБОТЫ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ ПО РАЗВИТИЮ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ»

Педагогический журнал Башкортостана. 2022. № 2. С. 27-41. Pedagogical Journal of Bashkortostan. 2022; (2): 27-41.

ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ПЕДАГОГИКИ И ПСИХОЛОГИИ

Научная статья УДК 371.2

DOI 10.21510/18173292_2022_96_2_27_41

СТРУКТУРА РАБОТЫ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ ПО РАЗВИТИЮ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ

Манана Дмитриевна Даммер1, Николай Федорович Косарев2, Эльвира Валентиновна Хафизова3

1 Южно-уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, Челябинск,

Россия, dammermd@yandex.ru, ORCID 0000-0002-0829-2285

2 Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы, Уфа, Россия,

nkosarev@yandex.ru, ORCID 0000-0002-0697-4688

3 Муниципальное бюджетное образовательное учреждение СОШ № 7, Туймазы, Россия, Khafizova.elvira02@yandex.ru

Аннотация. В статье рассматривается проблема развития исследовательских умений обучающихся. Разработана методика работы учителя физики по развитию исследовательских умений обучающихся. Представлено содержание деятельности субъектов образовательного процесса. На примере занятий по физике описана реализация развития исследовательских умений с применением цифровых лабораторий, методика реализации системно-деятельностного подхода на занятиях по физике. Пересмотрен подход к организации лабораторных работ по физике, внесены изменения и предложены новые требования к их организации и проведению. Проведен педагогический эксперимент, результаты которого подтверждают эффективную работу предложенной структуры организации лабораторных работ, направленных на развитие исследовательских умений.

Результаты. Предложенная модель взаимодействия субъектов образовательного процесса позволила разработать алгоритм деятельности учителя-предметника по развитию исследовательских умений обучающихся в свете преемственности ступеней обучения. Разработанная методика работы учителя-предметника в совокупности с применением цифровых лабораторий на занятиях по физике показала положительное влияние на развитие исследовательских умений обучающихся. Материалы по развитию исследовательских умений обучающихся средствами цифровых лабораторий могут быть полезны не только учителям физики, но и учителям других естественно-научных предметов.

Ключевые слова: общеобразовательные организации, методика обучения физике, ФГОС, исследовательские умения, цифровые лаборатории, современный урок, организация деятельности учащихся

Для цитирования: Даммер М.Д., Косарев Н.Ф., Хафизова Э.В. Структура работы учителя физики по развитию исследовательских умений обучающихся // Педагогический журнал Башкортостана. 2022. №2 (96). С. 27-41.

© Даммер М.Д., Косарев Н.Ф., Хафизова Э.В., 2022

PROBLEMS OF MODERN PEDAGOGY AND PSYCHOLOGY

Original article

WORK STRUCTURE OF A PHYSICS TEACHER TO DEVELOP STUDENTS' RESEARCH SKILLS

Manana D. Dammer1, Nikolay F. Kosarev2, Elvira V. Hafizova3,

1 South Ural State Humanitarian Pedagogical University, Chelyabinsk, Russia, dammermd@yandex.ru, ORCID 0000-0002-0829-2285

2 Bashkir State Pedagogical University named after M.Akmulla, Ufa, Russia, nkosarev@yandex.ru,

ORCID 0000-0002-0697-4688

3 Municipal Budgetary Educational Institution of Secondary School No. 7, Tuymazy, Russia,

Khafizova.elvira02@yandex.ru

Abstract. The article deals with the problem of developing students' research skills. The methodology of the physics teacher's work on the development of students' research skills has been developed. The content of the activity of the subjects of the educational process is presented. Using the example of physics classes, the implementation of the development of research skills using digital laboratories, the methodology for implementing a system-activity approach in physics classes is described. The approach to the organization of laboratory work in physics has been revised, changes have been made and new requirements for their organization and conduct have been proposed. A pedagogical experiment was conducted, the results of which confirm the effective work of the proposed structure of the organization of laboratory work aimed at the development of research skills.

Results. The proposed model of interaction of the subjects of the educational process allowed us to develop an algorithm for the activity of a subject teacher for the development of students' research skills in the light of the continuity of learning stages. The developed methodology of the subject teacher in combination with the use of digital laboratories in physics classes has shown an effective impact on the development of students' research skills. Materials on the development of students' research skills by means of digital laboratories can be useful not only for physics teachers, but also for teachers of other natural science subjects.

Keywords: general education organizations, methods of teaching physics, Federal State Educational Standard, research skills, digital laboratories, modern lesson, organization of students' activities

For citing: Dammer M.D., Kosarev N.F., Hafizova E.V. Work structure of a physics teacher to develop students' research skills. Pedagogicheskij zhurnalBashkortostana = Pedagogical Journal of Bashkortostan. 2022; 96(2) : 27-41. (In Russian)

Введение. Современные требования к структуре занятий [1, 2] и реализуемым на них этапам приводят к переосмыслению организации исследовательской деятельности обучающихся на занятиях по физике [3, 4, 5]. Одним из требований ФГОС к предметным результатам освоения базового курса физики относится владение обучающимися основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдением, описанием, измерением, экспериментом; умениями обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы [6, 7]. Именно данные умения возможно развивать при помощи грамотно организованных лабораторных

работ на занятиях по физике [8, 9]. Известно, что наиболее эффективное усвоение информации происходит при опоре на наглядность и личный опыт ученика [10, 11, 12]. И это в наибольшей степени реализуемо в процессе проведения физического эксперимента [13].

В проблемном поле исследования актуализируются следующие вопросы: позволяют ли лабораторные работы, представленные в учебниках по физике, развивать исследовательские умения в том объеме, который требуется по стандарту? как необходимо выстроить работу образовательной организации и педагога для успешного развития исследовательских умений обучающихся, в соответствии с требованиями стандарта?

Методология исследования. Выявление уровня развития исследовательских умений обучающихся было проведено по методике, предложенной Н.Ф. Косаревым [8] с опорой на работы Е.С. Кодиковой [14] и А.В. Усовой [15]. В процессе проведения исследования применялись теоретические методы (изучение и анализ литературы, обобщение научно-методических разработок, моделирование) и эмпирические методы (наблюдение, тестирование, обработка полученных данных методами математической статистики). Исследование проводилось в два этапа: констатирующий и поисковый (зондирующий). Первый этап включал в себя следующие задачи: определить качественный и количественные показатели сформированности исследовательских умений обучающихся, выявить уровень сформированности исследовательских умений обучающихся; проанализировать лабораторные работы, имеющиеся в учебных пособиях для обучающихся образовательных организаций основного и среднего образования на предмет полноты выполнения действий, развивающих исследовательские умения обучающихся.

На втором этапе решались следующие задачи: создать систему лабораторных работ с применением цифровых лабораторий, развивающих исследовательские умения обучающихся; проверить целесообразность созданной системы лабораторных работ; выявить условия целенаправленного применения лабораторных работ; разработать и апробировать методику взаимодействия субъектов образовательного процесса (учителя и обучающихся) при выполнении лабораторных работ исследовательского типа. В исследовании участвовало 20 обучающихся 10-го класса МБОУ СОШ № 7 г. Туймазы Республики Башкортостан.

Результаты эмпирического исследования. Анализ литературы позволил классифицировать исследовательские умения на действия, которые обучающиеся выполняют в ходе исследовательской работы:

1) формулировка цели исследования;

2) формулировка гипотезы исследования;

3) выделение задач исследования;

4) определение необходимых приборов для проведения исследования;

5) разработка теоретической модели эксперимента;

6) выполнение чертежа;

7) вывод необходимых формул;

8) составление схемы установки;

9) сбор экспериментальной установки;

10) составление таблицы для записей результатов эксперимента;

11) выполнение эксперимента;

12) выполнение необходимых расчетов;

13) заполнение таблицы;

14) построение графика зависимости (при необходимости);

15) расчет погрешностей;

1б) формулировка выводов по проведенному исследованию.

Необходимо отметить, что в разные исследовательские умения входит различное количество действий (табл. 1).

Таблица 1

Исследовательские умения и действия обучающихся__

Исследовательские умения Выполняемые действия Количество действий

Выдвижение гипотезы исследования формулировка гипотезы исследования 1

Формулировка и постановка задач исследования формулировка цели исследования, выделение задач исследования 2

Планирование эксперимента определение необходимых приборов для проведения исследования, разработка теоретической модели эксперимента, выполнение чертежа, вывод необходимых формул, составление схемы установки, составление таблицы для записей результатов эксперимента б

Проведение эксперимента сбор экспериментальной установки, выполнение эксперимента 2

Структурирование материала исследования выполнение необходимых расчетов, заполнение таблицы 2

Анализ полученных результатов эксперимента построение графика зависимости (при необходимости), расчет погрешностей, сопоставление результатов эксперимента с выдвинутой гипотезой 2

Умение делать выводы по результатам исследования формулировка выводов по проведенному исследованию 1

Полнота сформированности исследовательских умений обучающихся определялась следующими количественными показателями:

1. Фиксирование количества обучающихся, выполнивших действие при выполнении лабораторных работ.

2. Фиксирование количества учащихся, у которых сформировано то или иное исследовательское умение:

п

Т Ра3

ра, = ~->

п

где: ра - средний коэффициент полноты сформированности

исследовательского умения а /-го ученика; р - коэффициент полноты

выполнения 7-го действия (он может быть либо 1, если действие выполнено, либо 0, если действие не выполнено); п - количество действий, входящих в исследовательское умение.

3. Коэффициент полноты сформированности исследовательских умений:

Т Ра

Р =

,=1

а N

где: Ра - средний коэффициент полноты сформированности

исследовательского умения а всего класса; N - количество обучающихся, выполнивших работу.

■1 тпо/.

1 ¿и /и 11 100% X 5 ^ 80% N ^ ш 60% о и -в-'3 о® 40% 1- | 20% о С 0%

— — — — — — — — — — — —

— — — — — — — — — — — — — — на я— — — — — — — - — — — на

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — - — —

— — — — — — — — — —

— —

— — — — — — — — — — — — — — — - — —

— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — £ — - — — —

— — — — — — — — - — —

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

— — — — —

_

— н _ —

■ ■

1 . 2 1 !. 3 1 1. 4 . 5 1 . 6 1 . 7 1 . 8 ^ 1 . 9. Действ и* 1 10. 1 1 1 1. 1 I 2. 1 I 3. 1 I 4, 1 -1- 5. 16.

Рис. 1. Распределение обучающихся по полноте сформированности выполняемых действий: 1) цель, 2) гипотеза, 3) задачи, 4) приборы, 5) теоретическая модель эксперимента, 6) чертеж, 7) вывод формул, 8) схема установки, 9) собрал установку, 10) таблица, 11) провел эксперимент и заполнил таблицу, 12) расчеты, 13) дополнил таблицу новыми результатами,

14) график, 15) погрешности, 16) выводы

Рис. 2. Распределение обучающихся по полноте сформированности исследовательских умений: 1) гипотеза, 2) цель и задачи, 3) планировать эксперимент, 4) проводить эксперимент, 5) структурировать материал, 6) анализировать данные

эксперимента, 7) выводы

Обучающимся было предложено самостоятельно выполнить исследовательскую лабораторную работу на тему «Зависимость силы трения от силы нормального давления» с помощью обычного оборудования. Результаты этого исследования представлены на рисунках 1 и 2.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Полученные результаты указывают на то, что некоторые исследовательские умения у обучающихся практически не сформированы. Особенно это относится к исследовательским умениям теоретической группы [14].

Для решения данной проблемы была разработана модель взаимодействия субъектов образовательного процесса, направленного на развитие исследовательских умений обучающихся.

Рассмотрим содержание деятельности учителя предметника при организации деятельности обучающихся, направленной на развитие их исследовательских умений.

Для определения основных требований к организации работы педагога, выделим связанные с ними основные принципы работы педагога:

- развивающий и воспитывающий характер обучения (отражает взаимосвязь с современным научным знанием и практикой);

- систематичность, последовательность и комплексность в овладении знаниями, умениями и навыками (придает системный характер учебной деятельности, теоретическим знаниям и практическим умениям обучающихся);

- сознательность, творческая активность и самостоятельность обучающихся при руководящей роли педагога;

- наглядность;

- доступность обучения;

- обучение на высоком уровне трудности;

- прочность результатов обучения и развития познавательных сил обучающихся;

- связь обучения с жизнью;

- рациональное сочетание коллективных (групповых) и индивидуальных форм и способов процесса обучения.

Деятельность учителя должна отвечать таким основным требованиям, как: системность (система работы, состоящая из разработок лабораторных работ исследовательского типа, система домашних исследовательских заданий, банк изобретательских задач); систематичность (регулярное проведение лабораторных работ исследовательского типа, применение частично-поисковых и исследовательских методов обучения на каждом этапе занятий, подготовка обучающихся к олимпиадам и различного рода конкурсам, прохождение курсов повышения квалификации по данному направлению); последовательность (план работы педагога, направленный на развитие исследовательских умений обучающихся, который содержит расписание занятий, сроки выполнения этапов работы, расписание мероприятий, в том числе предметных олимпиад, конкурсов, конференций).

Учитывая все выделенные моменты, можно предложить следующую форму организации занятий по развитию исследовательских умений обучающихся, осуществляемую поэтапно.

Пропедевтический этап - формирование первоначальных исследовательских умений (например, кружок робототехники).

Формирующий этап - формирование практических исследовательских умений (урочные занятия, занятия аэрокосмической школы «Ключ на старт», работа научного сообщества учащихся «Шонкар»).

Углубляющий этап - формирование теоретических исследовательских умений (урочные занятия, проведение научно-практических исследований и создание проектов).

На каждом этапе определяются формы и методы работы с учетом возрастных особенностей и интересов обучающихся. На уроках, во внеклассной и кружковой деятельности реализуются различные формы организации деятельности. Представим методические особенности работы по формированию исследовательских умений обучающихся на базе МБОУ СОШ № 7 г. Туймазы РБ.

На первом этапе проводится работа с детьми со 2 по 6 класс на занятиях робототехники «КоЬо1Еев1;». Основная цель работы с детьми данного возраста -формирование интереса к деятельности, а также представлений о физических процессах на основе эмпирического опыта. С учащимися начального звена проводилось построение мини-экспериментов, проектных исследований, нацеленных на развитие выделенных исследовательских умений. Детям предлагались следующие виды заданий:

- сборка робота-гонщика (собрав робота, учащиеся задумываются о том, как можно улучшить свою модель, затем решают вопросы увеличения трения

между колесами и поверхностью, изменения массы автомобиля, увеличения его скорости);

- сборка робота-вездехода (учащиеся решают вопрос о возможности прохождения роботом любых препятствий, проблемы застревания колес и увеличения общей мощности автомобиля);

- сборка симулятора землетрясений (собрав данную модель и протестировав предложенные модели домов, предлагается работа по построению самого прочного дома, решается вопрос об увеличении прочности дома и его устойчивости).

Такая деятельность в ненавязчивой форме заставляет учащихся рассуждать, опираясь на эмпирический опыт, делать прогнозы и планировать свой эксперимент.

На втором этапе проводится работа с учащимися 7-8 классов как в урочное, так и во внеурочное время. С 7 класса начинается плановое изучение физики, можно приступать к выполнению стандартных лабораторных работ. Основная цель: формирование умения выделять задачи-исследования; выполнять чертеж; составлять схемы установки; заполнять таблицу полученными в ходе эксперимента данными. При выполнении данных лабораторных работ было решено пересмотреть способы подачи проблемы работы, формулирования цели, гипотезы, задач и в целом организации деятельности учащихся. Например, если учебник содержит законченную тему лабораторной работы, учащийся работает с учителем, чтобы развить предмет, цели, задачи и предположения по выполнению лабораторной работы, основанные на проблеме.

В рамках внеурочной деятельности продолжается развитие исследовательских умений на занятиях аэрокосмической школы «Ключ на старт» с учащимися 7-8 классов.

Проводятся занятия по конструированию и созданию проектов, находящих свое дальнейшее развитие в работе научного сообщества учащихся «Шонкар» и представлением научно-исследовательских работ на конкурсах и конференциях республиканского, российского и международного уровней.

В результате работы на втором этапе у обучающихся наблюдалась положительная динамика в развитии умений: планирования и организации эксперимента, структурирования материала, анализа полученных результатов и определения следующих направлений дальнейшего развития своего исследования.

На третьем этапе продолжается работа с учениками 9-11 классов. Цель этого этапа - углубить и расширить знания, их применение, как на уроках при изучении, закреплении тем, решении задач и выполнении лабораторных работ, так и в дальнейших научно-практических исследованиях. Особый акцент при организации деятельности учащихся делается как на развитие умений выводить необходимые формулы, строить зависимости, так и на личностные достижения, развитие их самостоятельности и самоконтроля [13].

Во внеурочное время проводилась работа с высокомотивированными и одаренными детьми. Они активно привлекаются к участию в научно -практических конференциях, практических робототехнических олимпиадах, научно-технических выставках города и республики. Работа с данной категорией подразумевает выход на более сложный уровень, за рамки учебной программы или с опережением изучаемой программы.

Одним из важных дидактических принципов образования в школе является принцип научности. Одна из задач школы - дать логическую, научную базу обучающимся для реализации исследовательской деятельности. Это достигается путем развития исследовательского потенциала обучающихся. Исследовательское умение отражают готовность выполнять определенную, выбранную работу, основанную на сознательном применении знаний и жизненного опыта, с пониманием цели, условий и средств этой деятельности.

Анализируя деятельность учителя прежде всего необходимо помнить, что для организации лабораторных работ учитель в первую очередь обращается к учебникам, они являются координирующим звеном в организации деятельности учащихся. Проанализируем ряд учебников, по которым проводится обучение в большинстве школ, изучим предложенные лабораторные работы, выполнение которых играет важную роль в развитии исследовательский умений у обучающихся в урочное время (рис. 4, 5).

Рис. 4. Полнота реализуемых действий при выполнении лабораторных работ

по различным учебникам (в %)

Полнота реализации действий, %

Предложено сформулировать гипотезу...

к Предложено выбрать необходимые приборы для...

ш

ь

Предложено выполнить чертеж

^ ^^^^^^ 25

Щ Предложено составить схемы установки

^ _

>. Предложено составить таблицу

т _

га Предложено выполнить расчеты

Предложено построить графин зависимости 25

Предложено сформулировать вывод по...

0 20 40 60 80

Рис. 5. Распределение выполняемых действий в различных учебных пособиях, используемых в образовательных организациях (в %)

Результаты анализа показывают, что предлагаемая форма лабораторных работ в учебных пособиях, используемых в образовательных организациях среднего образования, не позволяет развивать исследовательские умения обучающихся в полном объеме. Необходимо пересмотреть существующие лабораторные работы в учебниках, внести изменения в их описание и методику организации работы обучающихся при их выполнении.

Учителю при разработке и планировании проведения лабораторной работы необходимо помнить [8], что после выполнения лабораторной работы обучающимися и проверки учителем важно определить уровень сформированности исследовательских умений каждого ученика и всего класса в целом [9]. Это необходимо для определения путей совершенствования дальнейшей работы.

Можно предложить следующий алгоритм организации выполнения лабораторной работы с опорой на развитие исследовательских умений обеих групп при помощи цифровых лабораторий:

1. Учитель, организуя беседу с учащимися, подводит их к формулировке гипотезы исследования. Учитель, конечно, при этом выполняет координирующую функцию. Важно, чтобы обучающиеся в последующем уже самостоятельно формулировали гипотезу и могли сами корректировать друг друга.

2. После формулировки гипотезы обучающиеся формулируют цель работы (учитель сначала направляет учеников, а в дальнейшем обучающиеся самостоятельно ее формулируют).

3. Согласно цели и гипотезе, обучающиеся формулируют задачи исследования.

■ 100

™ 100

■ 100

— 100

™ 100

■ 100

100 120

4. Прежде чем приступить к выполнению работы, обучающиеся выбирают из предложенного оборудования то, что, на их взгляд, понадобится для проведения данного исследования (на этом этапе учитель направляет выбор учеников, а обучающиеся аргументируют свой выбор).

5. Перед началом исследования важно обсудить с обучающимися его теоретическую модель (в дальнейшем обучающиеся самостоятельно будут формулировать теоретическую модель исследования).

6. При выполнении работы обучающиеся заносят полученные данные измерений в таблицу.

7. По полученным данным обучающиеся самостоятельно выполняют построение графика на миллиметровой бумаге (или в программе Grah).

8. По графику необходимо сделать вывод. Обучающиеся формулируют полученную зависимость и делают выводы по работе.

9. Возможно, по графику будет необходимо получить еще какие-либо данные, что уже относится к содержанию самой выполняемой работы.

После получения результатов важно обсудить с обучающимися их выводы, проанализировать и выслушать каждого. В дальнейшем само проведение исследования и подведение итогов, полученных результатов будет осуществляться обучающимися самостоятельно.

Нами было разработано 5 лабораторных работ исследовательского типа с использованием цифровых лабораторий в соответствии с содержанием курса физики в 10-м классе [16]:

1. Характер движения тела по наклонной плоскости.

2. Зависимость ускорения тела от приложенной к нему силы.

3. Зависимость углового ускорения блока от разности масс связанных тел, перекинутых через блок.

4. Зависимость давления воздуха от температуры при постоянном объеме.

5. Зависимость сопротивления металлического проводника от температуры.

Данные лабораторные работы обучающиеся выполняли в течении всего года во внеурочное время. На выполнение каждой лабораторной работы отводилось 90 минут. В конце зондирующего эксперимента обучающимися была выполнена лабораторная работа по исследованию зависимости удлинения пружины от величины внешней силы на стандартном оборудовании и определена полнота сформированности исследовательских умений обучающихся (табл. 2).

Анализируя предложенную методику, отраженную в ранее проведенном исследовании, мы убедились, что результаты зондирующего эксперимента показали изменение уровня сформированности ряда исследовательских умений.

Таблица 2

Значения коэффициента полноты сформированности исследовательских умений по результатам зондирующего эксперимента

№ п/п Формируемые умения Коэффициент полноты сформированности, %

1 Выдвижение гипотезы исследования 94

2 Формулировка и постановка задач исследования 62

3 Планирование эксперимента 56

4 Проведение эксперимента 97

5 Структурирование материала исследования 81

6 Анализ полученных результатов эксперимента 44

7 Умение делать выводы по результатам исследования 100

Достаточно высокий уровень сформированности данных исследовательских умений свидетельствует об эффективности разработанных лабораторных работ и предложенной методики их проведения при помощи цифровых лабораторий (рис. 6).

120% 100%

и

С > 80%

И

3 ° 60%

15

п

о I 20%

^ о -в° 0%

1 2 3 4 5 6 7

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Исследовательские умения

Рис. 6. Сравнительный анализ коэффициента полноты сформированности исследовательских умений на констатирующем и зондирующем этапах педагогического

эксперимента

Заключение. Полученные результаты показывают, что развитие исследовательских умений при выполнении лабораторных работ исследовательского характера с использованием цифровых лабораторий проходит эффективнее. Заметен значительный рост полноты сформированности каждого выделенного исследовательского умения. По результатам сравнения данных двух этапов педагогического эксперимента

Р -ч —

коэффициент развития (К = где РаЭ - коэффициент полноты

раК

сформированности исследовательских умений после проведения зондирующего эксперимента, РаК - коэффициент полноты сформированности исследовательских умений до проведения зондирующего эксперимента)

■ II

больше 1, что говорит об эффективности разработанных и проведенных лабораторных работ и предложенной методики их выполнения при помощи цифровых лабораторий.

Следует также отметить, что для развития исследовательских умений необходимо поэтапно проводить работу во взаимодействии всех субъектов образовательного процесса, с учетом возрастных особенностей обучающихся. При этом подобного эффекта можно добиться, применяя и стандартное лабораторное оборудование, при условии, что лабораторные работы будут исследовательского типа. Для однозначного подтверждения эффективности разработанной системы лабораторных работ исследовательского типа и методики их проведения на занятиях по физике необходимо провести обучающий эксперимент с большой выборкой и разбиением групп обучающихся на контрольную и экспериментальную.

Список источников

1. Kornilov Viktor S., Khanina Irina A. Development of ict competence in high school students when teaching physics using digital laboratories // Rudn journal of informatization in education. - 2020. - № 2. - С. 146-152.

2. Асадуллин, Р.М. Реконструкция педагогического образования: соединение фундаментального и прикладного знания / Р.М. Асадуллин // Педагогический журнал Башкортостана. - 2014. - № 1. - С. 7-13.

3. Беликова, Е.М.Формирование исследовательских умений обучающихся во внеурочной деятельности / Е.М. Беликова // Вестник НИЦ МИСИ: актуальные вопросы современной науки. - 2018. - № 10. - С. 76-81.

4. Васина, Н.А. Цифровые средства обучения для формирования исследовательской компетенции школьников / Н.А. Васина // ИНФОКОМ. - 2018. - № 4(5). - С. 26-32.

5. Филиппова, А.С. Анализ и моделирование процесса обучения цифровым компетенциям / А.С. Филиппова, Е.С. Саранова, И.Л. Васильева, Г.И. Маннанова // Педагогический журнал Башкортостана. - 2021. - № 2. - С. 154 - 172.

6. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования от 5 июля 2021 г. - № 64101. - URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202107050027 ( дата обращения: 12.04.2022).

7. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования от 11 декабря 2020 г. - № 712. - URL: https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=379742 ( дата обращения: 12.04.2022).

8. Косарев, Н.Ф., Шуматбаева, Э.В. Цифровые лаборатории как средство реализации ФГОС на занятиях по физике / Н.Ф. Косарев, Э.В. Шуматбаева // Казанская наука. - 2016. - № 6. - С. 79-81.

9. Косарев, Н.Ф. Активное целеполагание на занятиях по физике средствами цифровых лабораторий / Косарев Н.Ф., Шуматбаева Э.В. // Казанская наука. - 2016. - № 12. - С. 172-174.

10. Асадуллин, Р.М.Цифровые технологии в профессиональной деятельности сельского учителя / Р.М. Асадуллин, И.В. Сергиенко, Е.Б. Сергиенко, М.А. Крымова // Педагогический журнал Башкортостана. - 2021. - № 4. - С. 76-91.

11. Буркова, Е.А. Использование цифровых лабораторий на занятиях естественнонаучного цикла / Е.А. Буркова // Методист. - 2015. - № 6. - С. 32-35.

12. Бухарова, А.В. Цифровая лаборатория на уроках и во внеурочной деятельности /

A.В. Бухарова // Химия в школе. - 2018. - № 9. - С. 60-63.

13. Никитина, Т.В. Цифровые лаборатории в школьном физическом эксперименте / Т.В. Никитина. - Челябинск: Южно-Уральский научный центр РАО. 53 c.

14. Кодикова, Е.С. Формирование исследовательских экспериментальных умений у учащихся основной школы при обучении физике: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02. Москва, 2017. - 220 с.

15. Усова, А.В. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения / А.В. Усова; АПН СССР. - М.: Педагогика, 1986. - 173 с.

16. Касьянов, В.А. Физика. 10 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений /

B.А. Касьянов. - 7-е изд., дораб. - Москва: Дрофа, 2018. - 412 с.

References

1. Kornilov Viktor S., Khanina Irina A. Development of ICT competence among high school students when teaching physics using digital laboratories. Journal of Informatization of Education of RUDN. 2020; 2:146-152. (In English)

2. Asadullin R.M.Rekonstruktsiya pedagogicheskogo obrazovaniya: soyedineniye fundamental'nogo i prikladnogo znaniya [Reconstruction of pedagogical education: combining fundamental and applied knowledge]. Pedagogicheskij zhurnal Bashkortostana = Pedagogical Journal of Bashkortostan. 2014; (1): 7-13. (In Russian)

3. Belikova E.M. Formirovaniye issledovatelskikh umeniy obuchayushchikhsya vo vneurochnoy deyatelnosti [Formation of research skills of students in extracurricular activities]. Vestnik NIC MISI: aktual'nye voprosy sovremennoj nauki = NIC MISI Bulletin: Topical issues of modern science. 2018; (10): 76-81. (In Russian)

4. Vasina N.A. Tsifrovyye sredstva obucheniya dlya formirovaniya issledovatelskoy kompetentsii shkolnikov [Digital learning tools to form research competence in schoolchildren]. INFOCOM. 2018; 5(4): 26-32. (In Russian)

5. Filippova A.S., Saranova E.S., Vasilyeva I.L., Mannanova G.I. Analiz i modelirovaniye protsessa obucheniya tsifrovym kompetentsiyam [Analysis and modeling of the process of learning digital competencies]. Pedagogicheskij zhurnal Bashkortostana = Pedagogical Journal of Bashkortostan. 2021; 92(2): 154-172. (In Russian)

6. Federal State Educational Standard of Basic General Education No. 64101 dated July 5, 2021. - URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202107050027 (accessed 12.04.2022) (In Russian)

7. Federal State Educational Standard of Secondary General Education No. 712 dated December 11, 2020. - URL: https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=379742 (accessed : 12.04.2022) (In Russian)

8. Kosarev N.F., Shumatbaeva E.V. Tsifrovyye laboratorii kak sredstvo realizatsii FGOS na zanyatiyakh po fizike [Digital laboratories as a means of implementing FSES in physics classes]. Kazanskaya nauka = Kazan Science. 2016; (6): 79-81. (In Russian)

9. Kosarev, N.F. Aktivnoye tselepolaganiye na zanyatiyakh po fizike sredstvami tsifrovykh laboratoriy [Active goal-setting in physics classes by means of digital laboratories] / Kosarev N.F., Shumatbaeva E.V. Kazanskaya nauka = Kazan Science. 2016; (12): 172-174. (In Russian)

10. Asadullin R.M., Sergienko I.V., Sergienko, E.B., Krymova M.A. Tsifrovyye tekhnologii v professional'noy deyatel'nosti selskogo uchitelya [Digital technologies in the professional activity of rural teachers]. Pedagogicheskij zhurnal Bashkortostana = Pedagogical Journal of Bashkortostan. 2021; 94(4):76-91. (In Russian)

11. Burkova E.A. Ispolzovaniye tsifrovykh laboratoriy na zanyatiyakh yestestvennonauchnogo tsikla [The use of digital laboratories in the natural science cycle classes]. Metodist = Methodist. 2015; 6: 32-35. (In Russian)

12. Bukharova A.V. Tsifrovaya laboratoriya na urokakh i vo vneurochnoy deyatel'nosti [Digital laboratory in the classroom and in extracurricular activities]. Himiya v shkole =Chemistry at school. 2018; (9): 60-63. (In Russian)

13. Nikitina T.V. Tsifrovyye laboratorii v shkol'nom fizicheskom eksperimente [Digital laboratories in a school physics experiment]. Chelyabinsk: South Ural Scientific Center of Russian Academy of Sciences. 53 p. (In Russian)

14. Kodikova E.S. Formirovaniye issledovatelskikh eksperimentalnykh umeniy u uchashchikhsya osnovnoy shkoly pri obuchenii fizike [Forming research experimental skills in primary school students when teaching physics]: Candidate Thesis (Pedagogy): 13.00.02. Moscow, 2017. 220 p. (In Russian)

15. Usova A.V.Formirovaniye u shkolnikov nauchnykh ponyatiy v protsesse obucheniya [Forming scientific concepts among schoolchildren in the learning process] / USSR Academy of Pedagogical Sciences. Moscow: Pedagogy, 1986. 173 p. (In Russian)

16. Kasyanov V. A. Physics. Fizika. 10 kl.: ucheb. dlya obshcheobrazovat. uchrezhdeniy [10th grade: study book for general education institutions]. 7th edition, revised. Moscow: Bustard, 2018. 412 p. (In Russian)

Заявленный вклад авторов статьи:

Даммер Манана Дмитриевна - научное руководство, критический анализ текста.

Косарев Николай Федорович - подбор диагностического инструментария и разработка авторских лабораторных работ с применением цифровых лабораторий, оформление статьи.

Хафизова Эльвира Валентиновна - теоретический анализ литературы по проблеме исследования, сбор данных, анализ полученных результатов, обеспечение ресурсами.

The stated contribution of the authors of the article:

Manana D. Dummer - scientific guidance, critical analysis of the text.

Nikolay F. Kosarev - selection of diagnostic tools and development of author's laboratory works using digital laboratories, article design.

Elvira V. Hafizova - theoretical analysis of the literature on the research problem, data collection, analysis of the results obtained, provision of resources.

Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Authors have read and approved the final manuscript.

Статья поступила в редакцию 20.04.2022; одобрена после рецензирования 07.06.2022; принята к публикации 25.06.2022.

The article was submitted 20.04.2022; approved after reviewing 07.06.2022; accepted for publication 25.06.2022.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.