Навчальний фізичний експеремент як основний вид діяльності при вивченні фізики

У час науково-технічного прогресу й переходу до нового змісту освіти помітно зростає роль експерименту в навчанні фізики в школі. Система демонстраційних, фронтальних і домашніх дослідів, експериментальних задач, фронтальних лабораторних робіт та фізичного практикуму сприяє глибшому й усебічному засвоєнню програмного матеріалу, допомагає учням ознайомитись з принципами вимірювання фізичних величин, оволодіти способами і технікою вимірювань, а також методами аналізу похибок.

Експеримент у шкільному курсі фізики – це відображення наукового методу дослідження, що властивий науці фізиці. Постановка дослідів і спостережень має велике значення для ознайомлення учнів із сутністю експериментального методу, з його роллю в наукових дослідженнях з фізики, а також для озброєння школярів деякими практичними навичками. Вивчення явищ на основі фізичного експерименту сприяє формуванню наукового світогляду учнів, більш глибокому засвоєнню фізичних законів, підвищує інтерес школярів до вивчення предмета.

Процес навчання фізики полягає в послідовному формуванні нових для учнів фізичних понять і теорій на основі небагатьох фундаментальних положень, що опираються на дослід. У ході цього процесу знаходить відображення індуктивний характер встановлення основних фізичних закономірностей на базі експерименту і дедуктивний характер виведення наслідків із встановлених таким чином закономірностей з використанням доступного для учнів математичного апарату. Експеримент в навчальному процесі відіграє важливу роль, особливо це стосується фізики, адже його використання дозволяє:

• показати явища, що вивчаються, в педагогічно трансформованому вигляді і тим самим створити необхідну експериментальну базу для їх вивчення;

• проілюструвати встановлені в науці закони і закономірності в доступному для учнів вигляді і зробити їх зміст зрозумілим для учнів;

• підвищити наочність викладання;

• ознайомити учнів з експериментальним методом дослідження фізичних явищ;

• показати застосування фізичних явищ, що вивчаються, в техніці, технологіях та побуті;

• посилити інтерес учнів до вивчення фізики;

• формувати політехнічні та дослідно-експериментаторські навички.

Навчальний експеримент — одна з найважливіших ділянок у системі оволодіння матеріалом фізики, аналіз дидактичних можливостей навчального експерименту показує, що він може бути використаний на різних етапах вивчення матеріалу та з різною дидактичною метою, а також виступає одночасно як метод навчання, джерело знань і засіб навчання. Навчальний експеримент безпосередньо зв'язаний з науковим фізичним експериментом, під яким розуміють систему цілеспрямованого вивчення природи шляхом чітко спланованого відтворення фізичних явищ в лабораторних умовах з подальшим аналізом і узагальненням одержаних за допомогою приладів експериментальних даних. Від спостереження експеримент відрізняється активним втручанням у хід фізичних явищ за допомогою експериментальних засобів.

Однією із актуальних проблем сучасної педагогічної науки є залучення учнів до пізнавальної діяльності для вирішення основного завдання: формувати творчу особистість учнів. Саме тому необхідно здійснити кардинальний перехід від інформаційно-пояснювального підходу у навчанні до діяльнісного, спрямованого на формування в учнів уміння вчитися. Велику допомогу для реалізації такого підходу на уроках фізики дає саме навчальний, фізичний експеримент. Будучи носієм початкової інформації, фізичний експеримент, що переконує своєю об’єктивністю, є виразним за своєю предметністю, економним щодо затрат навчального часу, вражаючим, а тому легко запам’ятовується, активно формує знання учнів.[cut]

Розглянемо основні етапи оволодіння учнями навчальним матеріалом і, виходячи з цього проаналізуємо можливості навчального фізичного експерименту. Найефективнішим є так званий евристичний метод вивчення матеріалу, коли значну частину необхідних висновків учні роблять самостійно, використовуючи дані навчального експерименту (демонстраційного, фронтального, експериментальних задач тощо). Основні етапи діяльності вчителя і учнів на уроці-можна показати схематично.

Рис. 1 Основні етапи діяльності вчителя і учнів на уроці

На (рис.1) ми показуємо не тільки послідовні етапи вивчення матеріалу, а й зазначаємо основних виконавців тієї або іншої навчальної роботи. Це допомагає чіткіше уявити роль учителя в кожний момент уроку, відповідно готуватись до цього. Зрозуміло, що найбільших успіхів досягають ті вчителі, які вміють організувати процес навчання, ефективно керувати пізнавальною діяльністю учнів.

У процесі навчання фізики фізичний експеримент є джерелом знань, методом навчання та видом наочності і тому є невід’ємною його складовою. Поряд з цим навчальний експеримент з фізики складає базис шкільного курсу фізики та курсу фізики вищої школи, широко використовується як засіб активної навчально-пошукової діяльності.

Навчальний експеримент у школі є основою вивчення фізики. Без перебільшення можна сказати, що якість знань і практична підготовка учнів з фізики перебувають у прямій залежності від якості фізичного експерименту. Шкільний фізичний експеримент підводить учнів до розуміння сучасних фізичних методів дослідження, виробляє у них практичні вміння і навички. Під системою навчального експерименту розуміють сукупність взаємопов’язаних предметів навчального обладнання, методів і методичних прийомів, що відповідають домінуючій концепції навчання і виховання.

Пройшовши тривалий шлях розвитку, шкільний фізичний експеримент перетворився з окремих дослідів у струнку систему навчального експерименту, яка охоплює такі його види:

1) демонстраційні досліди, виконувані вчителем;

2) фронтальні лабораторні роботи;

3) роботи фізичного практикуму;

4) експериментальні задачі;

5) позакласні досліди.

Усі ці види фізичного експерименту підпорядковані загальній меті навчання і виховання. Проте, крім цієї загальної мети, кожен вид навчального експерименту має більш вузьке цільове призначення, свої особливості в методиці і техніці проведення експерименту.

Питанням удосконалення методики і техніки навчального фізичного експерименту присвячені роботи І.Анциферова, О.І.Бугайова, С.П.Величка, М.І.Жалдака, Ю.О.Жука, Л.Р Калапуші, В.Коршака, Б.Ю.Миргородського, О.В.Сергєєва, М.М.Шахмаєва та ін. Подальший розвиток проблеми відображений у дисертаційних дослідженнях С.О.Кононенка, С.Мартинюка, А.М.Сільвейстра, І.О.Теплицького, Н.В.Федішової та інших.

На сучасному етапі розвитку освіти широко використовуються програмно-педагогічний засіб «Демонстраційні та ілюстративні матеріали». Цей один із найперших видів комп’ютерної допомоги з фізики сьогодні визнається як нова форма наочності – віртуальна. Віртуальна наочність доповнює фізичний експеримент та інші традиційні форми наочності (таблиці, слайди, діаграми, відео - і аудіо-записи, моделі і пристрої).

Використання реального чи віртуального фізичного експериментів активізує пізнавальну діяльність учнів, але тільки поєднуване їх застосування дає позитивні результати при навчанні фізики. Сьогодні навчальний, фізичний експеримент, особливо шкільний є дуже розвиненим. Щоб дати учням міцні знання, сформувати в них важливі практичні вміння і навички, необхідна координація в застосуванні різних видів навчального експерименту. Використання фізичного експерименту в навчальному процесі з фізики дозволяє:

• проілюструвати встановлені в науці закони і закономірності в доступному для учнів вигляді і зробити їх зміст зрозумілим для учнів;

• підвищити наочність викладання;

• ознайомити учнів з експериментальним методом дослідження фізичних явищ;

• показати застосування фізичних явищ, що вивчаються, в техніці, технологіях та побуті;

• посилити інтерес учнів до вивчення фізики;

• формувати політехнічні та дослідно-експериментаторські навички.

Всі форми шкільного фізичного експерименту сприяють більш глибокому вивченню законів фізики, а також набуттю учнями практичних навичок у фізичному експерименті. Основне завдання вчителя ефективно його використати для одержання найбільш позитивного результату у навчанні.