Методические рекомендации по организации исследовательской деятельности при обучении физике во внеурочной деятельности

Вне учебных занятий обучение школьников исследовательской деятельности начинается с мастер-класса, проводимого Ярославским Центром телекоммуникаций и информационных систем в образовании «Исследовательская работа школьников» [28]. В ходе мастер-классов учащиеся знакомятся с методикой проведения исследования. После просмотра мастер-класса выполняют свою первую исследовательскую работу «Изучение различий в росте между мальчиками и девочками определенного (вашего) возраста» и оформляют отчет в виде презентации (Приложение 11).

• 1. Цель: необходимо установить, есть ли разница в росте между мальчиками и девочками в определенном возрасте.
• 2. Сбор информации: необходимо узнать, какие существуют данные по этому вопросу в научной литературе; измерить рост всех мальчиков и девочек своего класса; измерить рост знакомых своего возраста.
• 3. Методика исследования (измерить рост отдельно мальчиков и девочек своего класса, составить таблицу с результатами измерений).
• 4. Обработка результатов и их обсуждение (посмотреть, есть ли разница между вариационными кривыми роста мальчиков и девочек; вычислить среднее арифметическое значение роста мальчиков и девочек по отдельности).

Мастер-классы «Теория решения изобретательских задач» познакомили обучающихся с методом решения творческих задач. Основные понятия ТРИЗ иллюстрировались яркими примерами изобретений и большим количеством интересных практических задач, обсуждались различные формы организации творческого процесса, подробно описывались и иллюстрировались примерами разнообразные подходы к решению изобретательских задач. Первые задачи решаются методом проб и ошибок, то есть просто угадываются. В последующем, постепенно в ходе занятий, школьники привыкают к решению задач алгоритмически, то есть системно.

После участия в мастер-классах обучающимися была сконструирована модель реактивного двигателя из пустого яйца. В процессе создания модели пройдены основные этапы: изучен принцип действия прибора, описана конструкция, составлен план эксперимента, проведены испытания модели и выполнен анализ эксперимента. Отчет представлен в виде буклета (Приложение 12), создан видеоролик, который используется в качестве дидактического материала.

Индивидуальная исследовательская работа учащихся. Эксперименты по изучению приборов не входят в обязательный минимум лабораторных работ, однако могут быть интересны для учащихся, интересующихся физикой и техникой. В рамках этих работ учащимся необходимо исследовать известные приборы на предмет улучшения их параметров, например, разрешающей способности и т. п. Для того чтобы учащимся было проще разработать методы усовершенствования исследуемых приборов, необходимо четко понимать их назначение, поэтому экспериментальную часть работы можно дополнить соответствующими рефератами или предложить решить несколько специально подобранных задач. Такие экспериментальные работы могут быть выполнены в рамках факультатива, кружка.

Например, в исследовательской работе «Сборка модели зеркального перископа» дано определение устройства, в котором заключены те дополнительные задачи, которые можно поставить перед учащимися: 1) сконструировать перископ, позволяющий проводить измерения расстояний; 2) сконструировать призменный перископ; 3) дополнить перископ линзовыми системами в зависимости от каких-либо специфических задач (Приложение 13).

Проектная работа учащихся. С целью формирования стремления к самообразованию учебная деятельность должна выстраиваться с учетом дифференцированного подхода к обучению. Большие возможности предоставлены программой «Intel: Обучение для будущего» в 2005 году. Метод проектов получил в последнее время широкое признание. В ходе его использования в основу образовательного процесса положена самостоятельная целенаправленная исследовательская деятельность учащихся. Несмотря на то, что исследование носит учебный характер, при его организации используются общепринятые в науке методы познания: наблюдение, опыт, аналогия, анализ и синтез. Действия учителя и учащихся на разных этапах работы над проектом представлены в Приложении 14.

Чтобы ученики смогли, а самое главное, желали выполнять подобную работу, необходимо всегда находиться с ними рядом, помогать, создавать познавательный стимул. При этом важно предоставлять дополнительную информацию, необходимую для работы. Современные информационные технологии позволяют по-новому использовать текстовую, звуковую, графическую и видеоинформацию, тем самым повышая интерес к творчеству. А дальнейшее использование творческих работ стимулирует познавательную активность. Это убедительно показал опыт проведения учебного проекта «Без источника нет постоянного тока» по теме «Постоянный электрический ток» в 8 и 10 классах, в ходе которого учащиеся не только обобщили и систематизировали полученные знания о постоянном электрическом токе, но и получили навыки исследовательского поиска: от постановки проблемного вопроса к формулированию гипотезы, выбору адекватных путей решения проблемы. Проектная работа заключалась в создании презентаций, буклетов.

Создание конечного продукта осуществлялось по четкому плану (см. Таблица 4).

Таблица 4

Работая в соответствии с планом, учащиеся распределились на несколько исследовательских групп. Одна группа занималась исследованием видов источников тока. Другая группа анализировала условия возникновения короткого замыкания и как предотвратить короткое замыкание, которое является причиной выхода из строя источников тока. Вся собранная информация обсуждалась в классе, оформлялась в виде учебного проекта в Microsoft Publisher (см. Приложение 15).Телекоммуникационные проекты. Доминирующими в проекте являются методы: исследовательский, творческий, ролево-игровой. Характер координации проекта: скрытый (неявный, имитирующий участника проекта). Характер контактов: среди участников одного учебного заведения, региона, страны. Количество участников проекта: 5−7 человек. Продолжительность проекта: 12 дней.

Основные этапы работы над проектом:

• 1. Организационный. Участники проекта объединяются в команду, распределяют роли (капитан, экспериментатор, теоретик, ИТ-специалист), создают визитку команды.
• 2. Выбор и обсуждение главной идеи, целей и задач будущего проекта. Распределение заданий среди членов команды (вопросы викторины или теоретическая часть, исследования, проектные задания, творческие задания).
• 3. Обсуждение методических аспектов и организация работы учащихся.
• 4. Структурирование проекта с выделением подзадач для определенных групп учащихся, подбор необходимых материалов.
• 5. Работа над проектом. Поиск информации, отбор информации, проведение экспериментов, «мозговой штурм» .
• 6. Подведение итогов, оформление результатов; создание презентаций, создание отчетов, отправка работ.
• 7. Презентация проекта. Отчет о проделанной работе на конференции.

Форма организации работы учащихся различны: индивидуальные проекты, парные проекты, групповые проекты. Проекты проводятся с использованием электронной почты, форумов.

Пример исследования (апрель 2010 года). Недавно закончились Олимпийские игры. В самом разгаре параолимпийские игры. Проанализируйте, какие физические явления помешали нашим олимпийцам, какие законы физики и сущность каких физических явлений должны знать спортсмены разных видов спорта. Результаты исследования представьте в виде слайд-шоу (см. Приложение 16).

Исследовательская работа по краеведению. В основе краеведческой работы лежит исследовательский метод. Работа учащихся в этом случае строится по логике проведения учебного исследования, с использованием всех методов и приемов исследования.

Исследовательские методы организации учебной деятельности приучают учащихся работать в сотрудничестве с другими людьми. Темы для исследований выбираются, как правило, значимые для самих учащихся, при этом участники проводимой исследовательской деятельности не замыкаются личностными интересами, а учатся видеть проблемы и интересы своих партнеров и понимают, что результаты их исследований являются необходимыми составляющими для анализа полученных данных и формулирования выводов.

Обучающимися были выполнены работы по исследованию деятельности наших земляков и представлены на Фестивале исследовательских работ учащихся «Портфолио» [29]. В настоящее время ведется работа по краеведению к 1000-летию Ярославля «Имена физиков на улицах города».

В процессе работы прослеживаются основные этапы организации деятельности при использовании исследовательского метода.

Выводы. Анализ литературы по проблеме и школьной практики позволил сделать вывод, что исследовательская деятельность отлично вписывается в классно-урочную систему и может быть организована на всех этапах как традиционного, так и инновационного урока. Можно организовать исследовательскую деятельность на различных этапах самостоятельной работы учащихся, проектной деятельности, при выполнении домашних заданий.

Проведенное нами исследование по организации исследовательского метода обучения в Вареговской СОШ показало, что исследовательская деятельность может быть организована на всех этапах процесса обучения физики: при изучении (введении) нового материала, закреплении, повторении, контроле знаний, умений, навыков.

Работа учителя физики при организации исследовательской деятельности включает в себя несколько функций:

• 1) организация индивидуальной работы, работы в группах.
• 2) организация внутриклассной активизации и координации, через выполнение школьниками творческих работ.