Проблема комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в процессе школьного изучения физики

На необходимость комплексного применения знаний и умений школьниками указывает современная Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года, утвержденная распоряжением Правительства РФ от 29.12.2001 года. В Концепции говорится: «Базовое звено образования общеобразовательная школа, модернизация которой предлагает ориентацию образования не только на усвоение обучающимся определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, его познавательных и созидательных способностей. Общеобразовательная школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, то есть ключевые компетенции, определяющие современное качество содержания образования» [1].

С целью изучения состояния проблемы формирования умения комплексного применения знаний и умений в учебном процессе по физике нами использовались различные методы исследования: изучалось поурочное и тематическое планирование учителей физики и других естественнонаучных предметов; анализ посещенных учебных занятий и бесед с учителями; анкетирование учителей и учеников.

Было организовано целенаправленное наблюдение учебного процесса, задачей которого являлось определение уровней сформированности умения комплексного применения знаний и умений на уроках физики, а также выделены методические средства, приемы и формы, используемые учителями для их формирования.

Для определения исходного уровня сформированности умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам учащимся предлагалась контрольная работа, включающая в себя одну качественную межпредметную задачу и три комплексных задания, при этом одно комплексное задание было исследовательским. Был снят первый срез. Контрольная работа была предложена по разделу «Электродинамика» для учеников 11 классов.

Контрольная работа для 11 классов Вариант 1.

На чем основаны электрические методы диагностики состояния отдельных органов человека?

Задание на компьютере (используется программа «Начала электроники»):

сформулировать определение параллельного соединения проводников;

записать в тетради закономерности соединения; дать определение напряжения, записать формулу расчета напряжения, его единицу измерения;

собрать электрическую цепь параллельного соединения двух резисторов, используя панель на компьютере;

провести измерение по собранной цепи напряжения на разных участках, силы тока;

сделать вывод.

Задание. Охарактеризовать искровой разряд:

описать физическую суть искрового разряда;

привести пример проявления искрового разряда в природе;

объяснить с физической точки зрения явление, описанное в стихотворении Константина Случевского:

Упала молния в ручей.

Вода не стала горячей.

А что ручей до дна пронзен, Сквозь шелест струй не слышит он.

Зато и молнии струя, Упав, лишилась бытия.

Задание. Определите ЭДС соленого огурца, используя в качестве электродов железный гвоздь и медную проволоку.

Оборудование: соленый огурец, ключ, соединительные провода, амперметр, вольтметр.

Вариант 2.

Почему уставший после работы или больной человек более подвержен действию электрического тока, нежели здоровый и хорошо отдохнувший? Ток одного и того же напряжения.

Задание на компьютере (используется программа «Начала электроники»):

сформулировать определение последовательного соединения проводников;

записать в тетради закономерности соединения;

дать определение силе тока, записать формулу силы тока, ее единицу измерения;

собрать электрическую цепь последовательного соединения двух на компьютерной панели;

провести измерение по собранной цепи силы тока на разных участках, напряжения;

сделать вывод.

Задание. Охарактеризовать прохождение электрического тока по жидкости.

дать определение понятию «электролит»;

объяснить явление электролиза с физической точки зрения;

дописать химическую реакцию и определить являются ли образовавшиеся вещества электролитом: Ыа₂С! + Н₂0 =? + 2НС1;

написать реакцию электролитической диссоциации поваренной соли.

Задание. При заправке тракторов и комбайнов топливо, проходя через фильтры, электризуется. Необходимо создать такой фильтр, чтобы топливо не электризовалось. Предложите конструкцию такого фильтра.

Вариант 3.

Органическое вещество (жиры, углеводы), входящее в состав тканей организмов, является диэлектриками. Почему же все-таки клетки в организме являются относительно хорошими проводниками?

Задание на компьютере (используется программа «Начала электроники»):

сформулируйте закон Ома для участка цепи;

запишите в тетради формулу;

объясните причину сопротивления проводника, запишите закономерность зависимости сопротивления от других величин;

объяснить физический смысл удельного сопротивления проводника;

собрать электрическую цепь из амперметра, вольтметра, резистора, электрических проводов, источника питания на компьютерной панели;

провести измерения по собранной схеме силы тока, напряжения;

вычислить сопротивление;

сделать вывод.

Задание. Охарактеризовать закон Джоуля-Ленца:

сформулировать закон Джоуля-Ленца;

записать его формулу;

приведите примеры использования закона в быту, природе;

почему при поражении током живые организмы погибают?

Задание. Придумайте и соберите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, лампы, звонка и трех ключей, чтобы в ней выполнялись следующие условия: если замкнуть один ключ К1, то горит лампа, если замкнуть второй ключ, то работает звонок, а если замкнуть третий ключ, то одновременно загорается лампа и звенит звонок.

Оборудование: источник тока, лампа, электрический звонок, ключ 3 шт., соединительные провода.

Результаты проведенной контрольной работы представлены на диаграмме (см. рис. 1) для контрольного и экспериментального 11-х классов, при этом нами были выделены уровни сформированности умения выполнять задания, требующие комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при изучении физики для учащихся 11-х классов общеобразовательной школы:

• 1-й уровень неправильное выполнение задания, требующего комплексного применения знаний и умений;
• 2-й уровень выполнение задания при помощи учителя;
• 3-й уровень правильное, но не полное самостоятельное выполнение задания, требующего комплексного применения знаний и умений;
• 4-й уровень полное и правильное выполнение задания, требующего комплексного применения знаний и умений.

Из диаграммы видно, что в целом, в контрольном и экспериментальном классах уровень сформированности умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам школьниками примерно одинаков и невысок.

Рис. 1. Распределение учащихся 11-х классов (контрольного и экспериментального) по уровням сформированности умения комплексного применения знаний и умений до внедрения экспериментальной методики

В целом, результаты анализа проведенных контрольных работ показали, что около 50% одиннадцатиклассников справляются с решением межпредметных задач; около 70% одиннадцатиклассников испытывают затруднения при выполнении комплексных заданий.

Чаще всего учащиеся не могли обосновать свой ответ, что не давало возможности проследить цепочку умозаключений, даже если конечный ответ был верным. Особенно большие затруднения вызвало четвертое задание. На наш взгляд, это говорит о том, что задания подобного вида крайне редко (или совсем) не применяются на уроках. В результате только 25% одиннадцатиклассников из всех, выполнявших четвертое задание, справились с его решениями.

В целом, констатирующий эксперимент подтвердил предположение о том, что учащиеся 11-х классов не владеют умением комплексного применения своих знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам в нужной мере. Традиционная методика обучения учащихся физике не обеспечивает формирование этого умения.

В настоящее время перед нами стоит задача разработки методики формирования умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам при изучении физики, определение комплексных способов, средств обучения и форм организации учебных занятий, способствующих формированию умения комплексного применения знаний и умений по естественнонаучным дисциплинам школьниками на занятиях по физике.

образование знание обучение школьник физика.

• 1. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года // Официальные документы в образовании. 2002. № 4.
• 2. Ларионова Г. А. Формирование готовности студента вуза к применению знаний в профессиональной деятельности (на материале математики и физики для специальности 3 050 001 «Профессиональное обучение»): Автореф. дис. … д-ра пед. наук. Челябинск, 2005.
• 3. Начала электроники: Электронный ресурс (программа) / Учебная лаборатория Казахского государственного национального университета им. аль-Фараби. Алма-Ата, 2000.
• 4. Теоретико-методологические основы совершенствования естественнонаучного и технологического образования в школе и педвузе: Материалы международной научно-практической конференции. Челябинск, 2006.
• 5. Усова A.B. Задачи и задания, требующие комплексного применения знаний по физике, химии и биологии: Учебно-методическое пособие. Челябинск, 2000.
• 6. Шефер O.P. Методика формирования у учащихся умений комплексно применять знания для решения физических задач (на материале физики X класса): Автореф. дис. … канд. пед. наук. Челябинск, 1999.