CC BY
111
УДК 374:5 ББК 74.202:5
Камалеева Алсу Рауфовна,
кандидат педагогических наук, доцент
кафедра теории и методики обучения физике
Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет
г. Казань Сарро Валентин Михайлович доцент г. Казань Kamaleyeva Alsu Raufovna Candidat of Pedagogics,
Associate Professor Chair of Theory and Methods of Teaching Physics Tartarian State Arts and Pedagogical University
Kazan
Sarro Valentin Mikhailovich
Assistant Professor Kazan
Технология формирования у обучаемых самообразовательных измерительных и экспериментальных умений и навыков Technology of Students’ Self-Educational Measuring and Experimental Skills Forming
От успешного овладения обучаемым самообразовательными измерительными и экспериментальными умениями и навыками зависят его успехи в усвоении новых знаний и их применении в процессе овладения самыми различными профессиями, вносящими свой вклад в совершенствование техники и технологии производства.
The success of the new knowledge digestion and their application depends on the students’ successful digestion of self-educational measuring and experimental skills in the course of mastering different trades which contribute to engineering and fabrication techniques development.
Ключевые слова: алгоритм формирования самообразовательных измерительных и экспериментальных умений и навыков.
Key words: algorithm of self-educational measuring and experimental skills forming.
Эксперимент является средством исследования и изобретения новых приборов, машин, материалов, важнейшим средством проверки годности технических проектов и усовершенствования технологических процессов. Поэтому формирование у учащихся умения вести наблюдения и ставить опыты является одним из компонентов развития навыков самообразовательной деятельности.
В школе учащимся приходится выполнять измерения в процессе наблюдений и опытов, на основе которых формируются новые понятия, устанавливаются новые для учащихся закономерности. Таким образом, для учащихся измерения служат источником новых знаний и, от того, как учащиеся овладели измерительными умениями, в значительной мере зависят их успехи в усвоении новых знаний и их применении.
Формирование измерительных умений и навыков учащихся в процессе обучения предметам естественнонаучного цикла преследует следующие цели:
1) развитие у учащихся наблюдательности, как черты характера; 2) ознакомление учащихся с особенностями наблюдения и эксперимента, как методами научного исследования; 3) использование этих методов для изучения свойств тел, явлений природы и общества; 4) развитие познавательных способностей учащихся.
Процесс формирования общего понятия об измерении и обобщенного измерительного умения происходит постепенно в следующей последовательности: первоначальное понятие об измерении на примере измерения линейных размеров тел, площадей плоских фигур (III класс); понятие о цене деления измерительного прибора на примере демонстрационного метра, масштабной линейки, мензурки, термометра (IV класс); упражнения по определению цены деления прибора (IV класс - курс математики и природоведения); показ правила отсчета показаний приборов на примере отсчета показаний масштабной линейки, мензурки, термометра (IV класс); развитие умения в отсчете показаний приборов; выработка умения выполнять косвенные измерения величин; формирование умения определять точность измерения (понятие о погрешности измерения).
При формировании измерительного умения на основе третьего типа ориентировки (в соответствии с типами построения схемы ориентировочной основы согласно с концепцией П.Я. Гальперина о поэтапном формировании умственных действий) в структуре деятельности измерения можно выделить следующие семь моментов: 1) определение (или указание) измеряемой величины;
2) выбор измеряемого объекта; 3) определение (или выбор), из числа возможных, наиболее пригодного к данной ситуации способа измерения (прямого или косвенного); 4) подбор и применение необходимых измерительных приборов; 5) выполнение измерений; 6) запись результатов измерений; 7) оценка результатов измерений. Если измерение величины производится косвенным методом, оценка результата измерения предшествует вычислению.
Чтобы сформировать у учащихся обобщенные умения, необходимо раскрыть перед учащимися структуру деятельности измерения и выработать умения выполнять каждую из операций, из которых складывается эта деятельность в целом. В этом отношении очень результативно, особенно на первых порах (в VII - VIII классах), использовать применение фронтальных лабораторных работ (ФЛР). Именно с их помощью учащийся сможет научиться постановке цели в работе, выполнять несложные измерения и, главное, делать анализ проделанной небольшой работы и формулировать вывод.
В современной школе уделяется большое внимание формированию у детей наблюдательности. Уже программой по природоведению II и III классов предусмотрена организация наблюдений учащихся, а IV класса - выполнение ими под руководством учителя большого количества опытов. В нашем спецкурсе «Науки о природе для малышей» предусмотрена такая форма работы, когда учащиеся V класса выполняют опыты под руководством не только учителя, но и старшеклассников фронтально. В такой форме проводится подготовка учащихся к изучению физики, химии, биологии, географии, требующая от них развитой наблюдательности и экспериментальных умений.
В деятельности по наблюдению выделяют следующие структурные элементы: формирование цели наблюдения; выбор объекта для наблюдения; создание условия для наблюдения; выбор способа кодирования информации, получаемой в процессе наблюдения; проведение наблюдения, сопровождаемого кодированием получаемой информации (словесное описание, запись результатов измерений, выполнение зарисовок, построение графиков, фотографирование и т. д.); выводы из наблюдений, их кодирование.
Выделяют три основные формы наблюдений: а) наблюдение за объектами, демонстрируемыми учителем; б) групповые наблюдения учащихся; в) индивидуальные наблюдения.
Обучение методике наблюдения лучше начинать с организации наблюдений за объектами (явлениями, предметами), которые демонстрирует учитель. Необходимо четко разъяснять, что нужно наблюдать и с какой целью, ознакомить учащихся с разнообразными приемами улучшения видимости наблюдаемого (подкраска жидкостей, дополнительное освещение, выбор правильного положения глаз относительно наблюдаемых объектов, повышение чувствительности прибора и т.д.), обосновать использование каждого приема. Все это впоследствии позволит учащимся самостоятельно, сознательно решать вопрос о выборе того или иного приема. Также надо показать, как фиксировать наблюдаемое, знакомить учащихся с различными способами кодирования информации, получаемой в процессе наблюдения. Но восприятие, достигаемое посредством наблюдений за объектами, демонстрируемыми учителем, не является полным, так как в нем учащиеся пользуются только зрительными и слуховыми анализаторами. Более полное восприятие происходит при условии, когда предметы и явления воспринимаются не только зрением и слухом, но и другими анализаторами, взаимно дополняющими и контролирующими друг друга. А это возможно, когда учащиеся самостоятельно воспроизводят то или иной процесс, рассматривают приборы, предметы. Сравнивают их друг с другом, выделяют в них общие признаки и существенные различия. При таком восприятии наряду со зрительными участвуют осязательные, двигательные, а иногда и обонятельные анализаторы (при диффузии газов, например). Если наблюдение сопровождается всесторонним анализом, записями и зарисовками, в нем достигается совместное действие первой и второй сигнальной системы, что обеспечивает большую глубину восприятия.
Самостоятельные наблюдения и опыты можно осуществить постановкой фронтальных работ, когда весь класс одновременно выполняет одно и то же наблюдение. Первые фронтальные наблюдения и опыты не являются вполне са-
мостоятельными: они осуществляются при активном вмешательстве учителя. Он не только формулирует цель наблюдения, но и показывает приемы, обеспечивающие лучшую видимость наблюдаемых объектов, более отчетливое их восприятие, дает рекомендации о том, как лучше зафиксировать наблюдаемое (словесное пояснение или зарисовка). В тех случаях, когда наблюдение сопровождается измерениями (например, атмосферного давления, температуры воды при изучении кипения и т.д.), учителю нужно показать наиболее рациональные способы записи результатов измерения.
Учащиеся должны овладеть как знаковой, так и словесной формой выражения результатов опытов и наблюдений. Сама запись (знаковая или словесная) является одним из способов систематизации и упорядочения информации, получаемой с помощью наблюдений. Как показывает опыт, ученики естественно-математических классов предпочитают знаковую форму выражения результатов опытов и измерений, а гуманитарных классов - словесную. Умение кратко, логично, грамотно фиксировать результаты наблюдения - один из важных элементов ведения научных исследований.
Наблюдение само по себе дает возможность изучить лишь внешние признаки явлений и предметов. Более глубокие знания о сущности явлений и свойствах тел могут быть получены с помощью экспериментального и теоретического методов исследования. Эксперимент дает возможность установить причинно-следственные связи между явлениями, связь между величинами, характеризующими свойства тел и явления, выяснить кинетику, динамику процессов и их энергетическую сущность.
Чтобы сформировать у учащихся обобщенное умение самостоятельно ставить опыты, необходимо раскрыть перед ними структуру научного эксперимента. Научному эксперименту предшествует умозаключение в виде гипотезы, с помощью которой определяется, что должно произойти при определенных действиях. На этой основе формулируется цель эксперимента, определяется его содержание (ход). Затем разрабатывается способ (методика) его осуществления. Например, экспериментальному изучению зависимости между давлением и
объемом данной массы газа предшествует гипотеза (научное предположение), согласно которой давление газа должно увеличиваться при уменьшении объема (что вытекает из молекулярно-кинетической теории газа). Из высказанного предположения следует научная задача: выяснить на опыте, как изменяется давление данной массы газа при изменении объема. Цель опыта: проверить справедливость предположения, высказанного на основе теории. Задача опыта определяет его содержание: измерение давления газа при изменении его объема, которое также строго учитывается (измеряется). На постановку опыта накладывается ограничение - в нем должно быть исключено влияние температуры и массы газа. Отсюда вытекает требование к условиям, в которых должен происходить опыт: нужно, чтобы масса и температура газа во время опыта не изменялись, оставались постоянными.
Дальнейшая задача заключается в разработке методики проведения опыта, удовлетворяющей сформулированным требованиям. Все это составляет проектирование эксперимента или разработку модели опыта и является первым этапом на пути осуществления эксперимента. Ни один научный эксперимент не ставится без реализации этого этапа. Поэтому он должен иметь место и в учебном эксперименте.
Задача второго этапа заключается в определении и создании материальнотехнической базы для осуществления опыта (приборов, установок, материалов и т. д.). Ученый-исследователь сам определяет требования к оборудованию, подбирает его, проектирует, заказывает. Учащиеся, как правило, ставят опыты с помощью оборудования, которым располагает учебный кабинет и которое для них уже подготовлено лаборантом и учителем, т.е. они лишены возможности самостоятельно решать проблемы подбора оборудования. Поэтому мы практикуем привлечение учащихся старших классов к подготовке приборов к физическому практикуму, а иногда - к составлению текстов инструкций к новым работам. Например, ученики 10 класса (Сыроватко Антон, Павлюченкова Ирина, Гришаева Татьяна), используя набор по статике с магнитными держателями, составили текст новой работы по механике [1, 258-263]. Также, для того чтобы
ученик мог пройти оба этапа на пути осуществления эксперимента самостоятельно, можно использовать оборудование П.П. Головина из комплекта «Учимся радиоэлектронике», в котором содержатся более современные приближенные к реальным условиям приборы. Кроме этого, иногда можно проектировать мыслинный (виртуальный) эксперимент с помощью компьютера.
По сути своей сам эксперимент ставится после наладки, настройки оборудования. Он включает наблюдения, измерения, запись результатов наблюдения и измерений. На этом (третьем) этапе важно определить наиболее рациональную последовательность выполнения отдельных операций, действий.
Завершающей частью эксперимента является теоретический анализ и математическая обработка результатов измерений. Конечный результат эксперимента - это выводы, которые формулируются в результате проведенного эксперимента. Это составляет содержание четвертого этапа. Рассмотренные структурные элементы (этапы) научного и учебного эксперимента должны быть представлены в учебном эксперименте и осознаны обучающимися.
Таким образом, обучение учащихся методике эксперимента при изучении естественнонаучных предметов должно включать формирование следующих умений и навыков: понять и самостоятельно сформулировать цель опыта; самостоятельно проектировать эксперимент, разрабатывать модель опыта, мысленно представив его ход; отбирать для опыта необходимое оборудование и материалы; самостоятельно собирать экспериментальную установку; производить измерения; вести наблюдения; фиксировать различными способами результаты наблюдения и измерения; в соответствии с задачами и содержанием эксперимента отбирать наиболее рациональные способы кодирования получаемой информации; осуществлять математическую обработку результатов измерения; анализировать результаты опыта и наблюдений; самостоятельно формулировать выводы из эксперимента и выражать их в той или иной форме (словесной, знаковой, графической и т. д.).
Как показывает практика, формирование у учащихся экспериментальных умений и навыков высокой степени обобщения достигается при обучении, ос-
нованном на третьем типе ориентировки. В результате, учитель в процессе преподавания естественнонаучных дисциплин, работая по схеме: фронтальная лабораторная работа ^ лабораторная или практическая работа ^ практикум, развивает все четыре базовых признака понятия «навык». Высокая результативность выполнения физического практикума учащимися выпускного класса (процент качества составляет 85%) по данной технологии свидетельствует о высокой степени освоения ими этого вида работы.
Таким образом, описанная нами технология формирования измерительных и экспериментальных умений и навыков предполагает, что формирование экспериментальных умений и навыков обучаемых должно осуществляться на основе принципа: от простого к сложному, начиная с наблюдений и опытов, непродолжительных фронтальных лабораторных работ, далее одночасовых лабораторных работ и, наконец, работ практикума, как наиболее приближенных к научному эксперименту. Весь процесс формирования измерительных и экспериментальных умений и навыков обучаемых должен осуществляться в три этапа, как это отражено в разработанном и апробированном нами алгоритме [2, 255].
Библиографический список
1. Камалеева А.Р. Формирование у учащихся среднего и старшего школьного возраста самообразовательных умений и навыков в процессе обучения предметам естественнонаучного цикла: Монография. Казань, ТГГПУ, 2007 . - 219 с.
2. Камалеева А.Р. Интегрированное естественнонаучное образование (на основе теории сложных систем): Монография. - ТГГПУ, 2008. - 382 с.
3. Андреев В.И. Педагогическая оценка исследовательских умений старшеклассников и студентов в условиях эвристического программированного обучения // Современная высшая школа. I(II), с. 87.
4. Баранников А.В. Организация самообразования школьников: новый этап осмысления. // Стандарты и мониторинг в образовании №4, 1999 - с. 45-49.
5. Демидова М. Естественнонаучный цикл: вырабатываем общеучебные умения // Народное образование. 2005. №9. - с.115-123
6. Усова А.В. Формирование у учащихся общих учебно-познавательных умений в процессе изучения предметов естественного цикла. Учебное пособие, Челябинск, ЧГПУ, 2002, 34 с., издание второе.
Bibliography
1. Andreev, V. I. Pedagogical Estimation of Senior Pupils’ Research Abilities and Students in the Conditions of the Heuristic Programmed Training / V.I. Andreev // Modern Higher School I (II). - P. 87.
2. Barannikov, A.V. Organization of Schoolchildren’s Self-Education: A New Stage of Reasoning / A.V. Barannikov // Standards and Monitoring in Education. - №4. - 1999. - P. 45-49.
3. Demidov, M.E. Natural-Science Cycle: Developing General Educational Abilities // National Education. - 2005. - № 9. - P.115-123.
4. Kamaleeva, A.R. Average and Senior Pupils’ Self-Educational Skills Forming While Natu-ral-Science Subjects Teaching: Monograph / A.R. Kamaleeva. - Kazan: TSHPU, 2007. - 173 p.
5. Kamaleeva, A.R. Integrat Natural-Science Education (On the Basis of the Complex Systems Theory): Monograph / A.R. Kamaleeva. - Kazan: TSHPU, 2008. - 382 p.
6. Usova, A.V. Pupils’ General Studing-and-Cognitive Skills Formation in the Course of Natural Cycle Subjects Studying: Manual / A.V. Usova. - Chelyabinsk: Chelyabinsk State Pedagogical University, 2002. - 34 p.
