Пазнавальная актыўнасць — у эксперыментах і даследаваннях

У канцэпцыі вучэбнага прадмета “Фізіка” ў якасці адной з мэт навучання з’яўляецца авалоданне даследчымі ўменнямі праводзіць назіранні, планаваць, выконваць і ацэньваць вынікі фізічных эксперыментаў, выказваць гіпотэзы і будаваць мадэлі, прымяняць атрыманыя веды па фізіцы для тлумачэння разнастайных фізічных з’яў і ўласцівасцей рэчываў. Дасягненне гэтай мэты становіцца магчымым пры ўмове развіцця пазнавальнай актыўнасці навучэнцаў праз эксперыментальна-даследчую дзейнасць.

Мной распрацавана сістэма, якая заключаецца ў выкарыстанні эксперыментальна-даследчых заданняў на этапах вучэбных заняткаў. На першым этапе (7 клас) арганізоўваю калектыўную эксперыментальна-даследчую дзейнасць навучэнцаў па рашэнні праблемных задач урока. Першыя франтальныя лабараторныя работы выконваем разам, таму што навучэнцы павінны навучыцца строга выконваць парадак выканання лабараторнай работы і бачыць, што парушэнне паслядоўнасці вядзе да атрымання няправільнага адказу. Пасля выканання лабараторных работ па навучанні карыстанню найпрасцейшымі вымяральнымі інструментамі прапаную кожнаму навучэнцу выканаць дамашняе эксперыментальнае заданне (дадатак). Навучэнцы выканалі першыя вучэбна-даследчыя работы: “Трусы як аб’ект фізічнага даследавання”, “Даследаванне фізічных характарыстык майго любімага сабакі”.

Для актывізацыі працэсу выказвання версій па вырашэнні праблем выкарыстоўваю групавую форму работы. Пры зносінах у групе навучэнцы вучацца задаваць пытанні, абгрунтоўваць сваё меркаванне на аснове вывучанага матэрыялу, вядомых ім фактаў. Напрыклад, пры вывучэнні тэмы “Маса цела” на этапе падрыхтоўкі навучэнцаў да актыўнага і свядомага засваення новага матэрыялу праводжу дослед “Узаемадзеянне цялежак рознай масы”. Пасля сутыкнення цялежкі раз’ехаліся на розную адлегласць. Прапаную навучэнцам адказаць на пытанне, што яны ўбачылі. Як гэта можна растлумачыць? Звяртаю ўвагу на тое, што для рашэння некаторых задач неабходна ведаць масу цела.

На этапе вывучэння новага вучэбнага матэрыялу вучу вызначэнню масы прапанаваных цел, знаёмлю навучэнцаў з памяткамі “План вывучэння прыбора”, “Правілы ўзважвання”. Для правядзення доследаў выкарыстоўваю зярняты розных круп (грэчка, ячныя крупы, рыс). На этапе замацавання вучэбнага матэрыялу ствараю сітуацыю няпэўнасці: ці можна меркаваць, што чым большая маса цела, тым большы і яго аб’ём? Навучэнцам прапаную выказаць і праверыць адпаведную гіпотэзу. Пры правядзенні доследаў навучэнцы выкарыстоўваюць наборы цел, якія маюць аднолькавы аб’ём, але розную масу і аднолькавую масу, але розны аб’ём.

Праводзячы даследаванні, навучэнцы авалодваюць уменнем не толькі вызначаць масу цел з дапамогай рычажных вагаў, але і рабіць высновы. Напрыклад, пры вывучэнні тэмы “Сазлучаныя сасуды” практычна на ўсіх этапах урока навучэнцы праводзяць эксперыменты і даследаванні. Такая сістэмная работа спрыяе развіццю вучэбна-пазнавальных здольнасцей і першасных даследчых уменняў навучэнцаў, самастойнасці, вучыць аналізаваць працэс, які назіраецца, і рабіць высновы.

На другім этапе (8 клас) эксперыментальна-даследчую дзейнасць арганізоўваю праз работу ў парах. На этапе замацавання вучэбнага матэрыялу пры вывучэнні тэмы “Гарэнне. Удзельная цеплата згарання паліва” прапаную рашыць эксперыментальную задачу: вызначыць колькасць цеплаты, якая выдзяляецца пры поўным згаранні адной запалкі. Інфармую навучэнцаў пра тое, што запалка загараецца пры трэнні аб пачак, пры ўнясенні яе ў полымя свечкі. Фармулюю праблемнае пытанне: “У чым падабенства і адрозненне прычын, якія прывялі да загарання запалкі ў абодвух выпадках?” Пасля выказвання і абмеркавання гіпотэз разам фармулюем выснову аб тым, што пры загаранні запалкі мяняецца ўнутраная энергія цела, што магчыма праз здзяйсненне механічнай работы над целам пры цеплаабмене. Акцэнтую ўвагу навучэнцаў на тым, што ў выпадку, калі запалка загараецца пры трэнні аб пачак, мы здзяйсняем работу. Пры ўнясенні запалкі ў полымя свечкі адбываецца цеплаабмен. З дапамогай гутаркі і адказаў на пытанні высвятляем, што для разліку колькасці цеплаты пры гарэнні неабходна ведаць два значэнні: масу запалкі і ўдзельную цеплату згарання драўніны. Сумесна высвятляем, што існуюць два спосабы вызначэння масы запалкі: прамыя вымярэнні (узважванне на рычажных вагах); ускосныя вымярэнні па формуле m=сV. На сталах знаходзіцца неабходнае абсталяванне: рычажныя вагі, штангенцыркуль, лінейка, запалкі. Арганізоўваю работу ў групах для правядзення даследаванняў (дадатак). Прыходзім да высновы, што абодва спосабы вызначэння масы адной запалкі паказалі амаль аднолькавы вынік; эксперыментальным шляхам разлічылі колькасць цеплаты, якая выдзяляецца пры згаранні адной запалкі.

Прапаную навучэнцам дамашнія эксперыментальныя заданні (дадатак). Вынікам эксперыментальна-даследчай дзейнасці на гэтым этапе з’яўляюцца вучэбна-даследчыя работы “Стэнд для вывучэння залежнасці супраціўлення праваднікоў ад іх параметраў”, “Даследаванне становішча цела”, “Даследаванне фізічных уласцівасцей вады”. Арганізаваная такім чынам работа спрыяе ўсвядомленаму і канкрэтнаму ўспрыманню вучэбнага матэрыялу, развіццю пазнавальнай актыўнасці навучэнцаў і пераходу да сістэматычнага самастойнага даследавання ў 9 класе.

На трэцім этапе для актывізацыі вучэбна-пазнавальнай цікавасці навучэнцаў ва ўмовах дапрофільнай падрыхтоўкі акцэнт раблю на правядзенне самастойнага індывідуальнага вучэбнага даследавання, практыкумаў па мадэляванні фізічных эксперыментаў. Пры вывучэнні тэмы “Другі закон Ньютана — асноўны закон дынамікі” на этапе падрыхтоўкі навучэнцаў да актыўнага і свядомага асваення новага матэрыялу навучэнцы назіраюць дослед: рух бруска, запушчанага па паверхні дэманстрацыйнага стала, а потым адказваюць на пытанні “Што адбываецца з целам?”, “Які від руху прадстаўлены?”, “Што з’яўляецца характарыстыкай гэтага руху?”, “Што стала прычынай змянення хуткасці цела?”. Прыходзім да высновы, што прычынай паскарэння з’яўляецца сіла. На этапе выкладання новага матэрыялу звяртаю ўвагу навучэнцаў на тое, што ў іх на сталах знаходзіцца абсталяванне: брусок, дынамометр, набор грузаў, секундамер, блок з заціскам, нітка. Прапаную праблемнае пытанне: як, маючы гэтае абсталяванне, высветліць залежнасць паміж паскарэннем і сілай? Абмеркаванне заканчваецца мадэляваннем устаноўкі: груз, прымацаваны да ніткі, перакінутай праз блок, умацаваны на краі стала і злучаны з цялежкай. Далей складаем алгарытм рашэння: а) дынамометр пакажа велічыню сілы цягі, роўную вазе грузу; б) секундамер пакажа час руху бруска па паверні стала; в) лінейкай вымераем адлегласць, пройдзеную бруском; г) для першага доследу: з формулы s = аt²/2 знаходзім
а₁ = 0,14 м/с²; F₁ = 0,9 Н; для другога доследу: а₂ = 0,3 м/с²; F₂ = 1,8 Н; д) выснова: паскарэнне прама прапарцыянальна прыкла­дзенай сіле. Праблемнае пытанне: ад чаго яшчэ будзе зале­жаць паскарэнне? На дэманстрацыйным стале назіраем дослед: узаемадзеянне дзвюх цялежак рознай масы. Выснова: пры перапальванні ніткі, якая ўтрымлівае выгнутую пласціну, цялежкі прыходзяць у рух, праязджаючы розную адлегласць. Цялежка большай масы зрушылася на меншую адлегласць. Такім чынам, паскарэнне меншае. Паміж масай і паскарэннем адварот­на прапарцыянальная залежнасць. Атрымліваем
а = F/m.

Эфектыўнасць эксперыментальна-да­следчай дзейнасці на гэтым этапе выяўляецца ў тым, што па змесце вучэбныя даследаванні выходзяць за рамкі вучэбнай праграмы і маюць міжпрадметны характар: фізіка — хімія (вучэбна-даследчыя работы “Даследаванне яблыка як фізічнага і хімічнага цела”, “Даследаванне гальванічных элементаў з садавіны і агародніны”); фізіка — біялогія (вучэбна-даследчая работа “Трусы як аб’ект фізічнага і біялагічнага даследавання”); фізіка — экалогія (вучэбна-даследчая работа “Даследаванне ўплыву цвёрдых камунальных адходаў на навакольнае асяроддзе”); фізіка — матэматыка (вучэбна-даследчая работа “Вывучэнне ваганняў матэматычнага маятніка і звязаных маятнікаў”, “Даследаванне сіл трэння. Прыбор для вызначэння каэфіцыента трэння”). Практыкую правядзенне вучнёўскіх даследаванняў па-за ўстановай адукацыі: лабараторыя ўстановы аховы здароўя, станцыя па сартаванні цвёрдых камунальных адходаў у Мазыры, станцыя юных натуралістаў, Мазырскі дзяржаўны педагагічны ўніверсітэт імя І.П.Шамякіна.

Эксперыменты па вывучэнні прыбораў не ўваходзяць у абавязковы мінімум лабараторных работ, аднак могуць быць цікавы для навучэнцаў, захопленых фізікай і тэхнікай. У рамках гэтых работ навучэнцам неабходна даследаваць вядомыя прыборы на прадмет паляпшэння іх параметраў, напрыклад, распазнавальнай здольнасці. Для таго каб навучэнцам было прасцей распрацаваць метады ўдасканалення прыбораў, якія даследуюцца, неабходна дакладна разумець іх прызначэнне, таму эксперыментальную частку работы дапаўняю рашэннем спецыяльна падабраных задач. Навучэнцы самастойна выканалі вучэбна-даследчыя работы і сканструявалі да іх прыборы: прыбор, які пацвярджае справядлівасць закона захавання механічнай энергіі (цэнтрабежная дарожка, самаходная цялежка); стойкая шкляная лямпа; стэнд для вывучэння залежнасці супраціўлення праваднікоў ад іх параметраў; прыбор для вымярэння каэфіцыента трэння; малекулярнае счапленне вадкасці.

Прааналізаваўшы сваю дзейнасць і дзейнасць навучэнцаў, прыйшоў да высновы, што сістэматычнае ўключэнне эксперыментальна-даследчых заданняў у працэс навучання дае навучэнцам магчымасць вызначыць індывідуальны адукацыйны маршрут з улікам здольнасцей і інтарэсаў. Штогод навучэнцы ўдзельнічаюць у раённай навукова-практычнай канферэнцыі “Крок у будучыню”, Гомельскай абласной навукова-практычнай канферэнцыі навучэнцаў па прыродазнаўчанавуковых напрамках “Пошук”, Рэспубліканскім конкурсе работ даследчага характару, Міжнароднай інтэрнэт-алімпіядзе па фізіцы “Санкт-Пецярбург”, Абласной інтэрнэт-алімпіядзе па фізіцы, Палескім адукацыйным і навуковым форуме “Юны даследчык”, адкрытай Міжнароднай навукова-даследчай канферэнцыі старшакласнікаў і студэнтаў “Адукацыя. Навука. Прафесія”.

Дадатак

Пералік распрацаваных дамашніх эксперыментальных заданняў

Тэма ўрока	Дамашнія эксперыментальныя заданні
7 клас
Рашэнне задач па тэме “Маса цела. Шчыльнасць”	Вызначыць масу паветра ў сваім пакоі. Вылічыць шчыльнасць кавалка мыла
Ціск. Адзінкі ціску	Вылічыць ціск, які вы аказваеце на падлогу
Магутнасць. Адзінкі магутнасці	Вызначыць магут­насць, якую вы развіваеце пры падыманні на другі паверх
8 клас
Лабараторная работа № 1 “Параўнанне колькасцей цеплаты”	Параўнаць змяненне тэмпературы пры розным пераліванні
Электрызацыя цел. Праваднікі і дыэлектрыкі	Вырабіць найпрасцейшы электраскоп і вызначыць, якія з да­дзеных цел з’яўляюцца праваднікамі, а якія — дыэлектрыкамі
Работа і магутнасць току	Разлічыць кошт электраэнергіі, якая расходуецца ў вашым пакоі за суткі
9 клас
Раўнамерны рух	Вызначыць хуткасць цячэння ракі Прыпяці
Рашэнне задач па тэме “Крывалінейны рух”	Вызначыць пачатковую хуткасць кулі цацачнага пісталета
Сілы трэння. Сілы супраціўлення асяроддзя	Як вызначыць каэфіцыент трэння драўлянага бруска па пластмасавай лінейцы

Два спосабы вызначэння масы запалкі

(Да тэмы “Гарэнне. Удзельная цеплата згарання паліва”. 8 клас)

1 спосаб. Ураўнаважваем шалі. На адзін бок шаляў кладзём запалку. З дапамогай гір прыводзім шалі ў раўнавагу. Маса запалкі атрымалася роўнай 120 мг, пераводзім яе ў адзін­кі СІ ў кг m = 0,120*10^-3 кг = 120*10^-6кг.

2 спосаб. Па формуле m = сV. З табліцы шчыльнасцей знаходзім шчыльнасць дрэва (хвоя) с = 700кг/м³. Па формуле вылічваем аб’ём запалкі V = aS (а — даўжыня, S = bc — плошча сячэння запалкі (квадрат). Для знаходжання стараны квадрата навучэнцы прапанавалі выкарыстаць прамыя (з дапамогай штангенцыркуля) і ўскосныя вымярэнні, выкарыстоўваючы спосаб радоў. Перад пачаткам вымярэнняў паўтараем работу штангенцыркуля і спосаб радоў. Робім вылічэнні:
a = 4,2 см = 0,042 м; b = c = 2 мм; V = 16,8 * 10^-10 м³; m = 16,8 * 10^-8 м³ * 700 кг/м³ = 117,6 * 10^-6 кг. Фармулюем выснову: абодва спосабы вызначэння масы адной запалкі далі амаль аднолькавы вынік. Колькасць цеплаты, якая выдзяляецца пры згаранні, разлічваем па формуле Q = mq, дзе m — маса рэчыва, q — удзельная цеплата згарання паліва. Па табліцы знаходзім удзельную цеплату згарання дрэва (хвоі) q = 1*10⁷Дж/кг і вылічаем Q.
Q =120*10^-6кг*1*10⁷ Дж/кг = 120*10 = 1200 Дж. Фармулюем выснову: эксперыментальным шляхам разлічылі колькасць цеплаты, якая выдзяляецца пры згаранні адной запалкі.

Задачы-назіранні

1. Паназірайце, якога колеру цені на снезе, якія кідаюць прадметы (дрэвы) у ясны сонечны дзень? Параўнайце свае назіранні з карцінай І.Левітана “Сакавік”.

2. Пастаўце на падаконнік на ноч пасудзіну з мутнай вадой. Раніцай паглядзіце, ці змянілася празрыстасць вады? Калі змянілася, то ля якой сценкі — звернутай да акна ці пакоя — захавалася муць. Растлумачце гэтую з’яву.

3. Калі ісці ў дажджлівае надвор’е па палявой дарозе, то запырсканымі становяцца не толькі абшлагі штаноў, але і ўнутраны бок іх. Якая частка штаноў становіцца запырсканай вышэй — унутраная ці знешняя? Чаму?

Задачы-мікрадоследы

1. Вазьміце сярэбраную абгортку ад шакаладнай цукеркі. Разгладзьце яе і пракаліце ў ёй маленькую адтуліну. Праз гэтую адтуліну, размясціўшы яе як мага бліжэй да вока, паглядзіце на які-небудзь ярка асветлены тэкст, пакладзены таксама блізка да вока. Што вы ўбачылі? Літары павялічыліся, паменшыліся ці не змяніліся? Перавернутыя ці прамыя? Апішыце сваё назіранне. Растлумач­це, калі зможаце, гэтую з’яву.

2. Наліце чай з аднаго чайніка ў шклянку з цукрам і ў шклянку без цукру. У якой шклянцы чай халаднейшы? Якая са шклянак астывае хутчэй? Апішыце сваё назіранне. Растлумачце гэтую з’яву.

3. Пакладзіце на лісток тоўстай белай паперы шпільку ці металічную сашчэпку. Павадзіце лістком над апаленай свечкай да той пары, пакуль папера не пачне жаўцець і апальвацца. Потым скіньце шпільку ці сашчэпку. Апішыце, як будуць выглядаць некаторыя ўчасткі паперы. Растлумачце гэтую з’яву.

Сяргей ДВОРАК,
настаўнік-метадыст, настаўнік фізікі  сярэдняй школы № 23 Мазыра.
Фота Вольгі ДУБОЎСКАЙ.