Нетрадиционные приемы развивающего обучения физике, основанные на психологических моделях.

Одним из основных принципов развивающего обучения состоит в том, что критерии качества знаний, помимо традиционных, должны включать нестандартные методики формирования навыков умственной деятельности, умений преобразования знаний, а также использования их в новых ситуациях.

В своей работе я использую нетрадиционные приемы развивающего обучения физике, основанные на психологических моделях. Это тестовые задания «Интеллектуальная лабильность» и «Физические аналогии и закономерности». В обучении они выполняют как развивающие, так и диагностические функции, поскольку дают возможность выявить несколько факторов качества знаний школьников: знаний теории, умения применять и преобразовывать их, понимание графических интерпретаций физических закономерностей, умения выявить из графиков нужную информацию и т.д.

 

Приемы развивающего обучения физике: тестовые задания «Интеллектуальная лабильность».

Инструментом, позволяющим выполнить анализ качества знаний учащихся, являются тестовые задания, построенные на основе аналогов практической психологии – тестов на интеллектуальную лабильность.

Методика составления и применения этих заданий ориентирована на развитие как общелогических, так и специфических умственных действий школьников. Эти задания отличаются от классических формой,   оригинальной   методикой   обработки   результатов, позволяющей получить более полную информацию о качестве знаний учащихся.

Выполнение    тестовых    заданий    «Интеллектуальная лабильность» предполагает не только знание учебного материала, но и способность   к   мысленному   анализу   отношений   между пространственными и знаковыми элементами в условиях задачи, к моделированию ситуаций и объектов изучения, к преобразованию полученных знаний. Поэтому эти задания – это многофункциональные средства диагностики качества обучения и развития, так как помимо контролирующей они выполняют также и развивающие функции.

В практической психологии лабильность – это максимальное число импульсов, которое нервная клетка или другая функциональная структура может передать в единицу времени без искажений. Поскольку    задания   рассчитаны на быстрый темп выполнения, то мы сохранили этот термин. Были введены следующие параметры знаний (факторы), которые проверяются этими тестами:

1.формулы - осведомлённость (проверяются знания формул и уравнений без их трансформации);

2.формулы - символизация (проверяются умения преобразовывать формулы, получать из основных производные, выражать общие величины);

3.графики - осведомлённость (выявляются умения «читать» графики, а также определять по ним числовые значения величин);

4.графики - символизация  (проверяются  умения  получать информацию, явно не выраженную в графических построениях);

5.понятия, законы - осведомлённость (проверяются осознанность и понимание основных свойств понятий, их взаимоотношений);

6.понятия, законы - аналогии (выявляются умения устанавливать аналогии между понятиями и законами);

7.взаимодействие понятий, применение законов (выявляются умения использовать понятия и законы в знакомой и изменённой ситуациях);

8.абстрагирование (проверяются умения применять общенаучный метод моделирования: из какой-либо реальной ситуации выявить общность свойств или признаков её элементов и ввести абстрактную модель или величину).

Тест представляет собой бланк стандартного размера, разделённый на определенное количество столбцов и строчек, образующих 12-40 квадратов. В них иллюстрации к вопросам. Перед выполнением теста школьников инструктируют: «В каждом квадрате бланка вы должны выполнить задание по моему требованию. На выполнение заданий отводится  мало времени, поэтому работайте предельно внимательно».

Тест выполняется в форме, напоминающей диктант. Учитель чётко произносит вопросы, указывая их номера (вопрос читается один раз). Пауза   между  ними 5 -10 секунд. В заданиях требуется подчеркнуть или зачеркнуть элементы квадрата, вписать в овал какую-либо величину, расставить арифметические знаки, поставить «птичку» у какого-либо символа и т.д. Следовательно, школьники выполнят в основном мысленные учебные действия, делая карандашом небольшие пометки на бланке.

При выполнении заданий учащиеся должны   удерживать   в   кратковременной   памяти   также вспомогательную информацию. Например, предлагается одной чертой подчеркнуть одну величину, двумя - другую, волнистой - третью; или в круг вписать одну величину, в треугольник аналогичную и т.д. Такая методика способствует развитию концентрированного внимания.

Проверка результатов осуществляется оперативно с помощью бланков. На них в квадратах изображены лишь те элементы или пометки, которые необходимо сделать в соответствии с требованиями.  При этом проверку можно поручить самим школьникам, предусмотрев её анонимность. Для этого учащиеся не подписывают бланки, а указывают на них шифр или код, выбираемый самостоятельно. Возможно выполнение заданий под псевдонимами (например, можно использовать фамилии ученых-физиков). Бланки с выполненными знаниями           перемешиваются, а затем опять раздаются школьникам вместе с бланками ответов.

Обработка результатов выполняется по специальной методике, в которой учтены описанные выше факторы. Работа проводится по следующему плану:

1. На отдельном листе школьники выписывают номера вопросов от 1 до 40. Выполняется проверка по образцу. У номеров верных ответов проставляются знаки "+". Подсчитывается их общее число.

2. Уровень лабильности и общий показатель качества знаний оценивается по шкале:

3. Указываются номера вопросов, соответствующих описанным выше восьми параметрам знаний (см. факторизацию). Проводится выборка верных ответов по каждому из факторов (их максимальное число равно 5). Выявляются факторы с высокими и низкими результатами.

4. Для наглядного представления результатов тестирования строится диаграмма (радиальная или в форме столбцов). Из общего центра проводятся восемь лучей. На них откладываются по пять масштабных отрезков, так как факторы оцениваются по пятибалльной шкале. Лучи нумеруются от 1 до 8, на них откладываются точки соответствующие числу верных ответов по каждому из факторов. Эти точки соединяются ломаной. Полученное изображение иллюстрирует качество знаний в соответствии с указанными факторами (так называемое «гносеологическое поле» или «поле знаний» по данной теме). Эта информация поможет учителю   сконструировать   индивидуальные   корректирующие программы по данной теме. Для учителя большое значение может иметь усреднённая диаграмма, построенная на основе результатов тестирования всего класса.

Ниже в таблице приводится перечень из 23 приёмов составления бланков для тестов «Интеллектуальная лабильность».

Название приема	Пример вопроса
1.Пропущенные величины	Запишите в квадратах недостающие физические величины.
2.Подчеркивание	Подчеркните одной чертой вещества, которые плавают в воде, а волнистой линией - те, которые в воде тонут.
3.Обозначение величин и графиков	В прямоугольник запишите обозначения сил, изобра­женных на рисунке.
4.Запись в геометрических фигурах.	Запишите в квадрате про­пущенную величину, а в круг поставьте аналогич­ную величину из формулы силы поверхностного натяжения.
5.Конструирование формулы из элементов	Соедините арифметическими знаками величины так, чтобы получилась формула избыточного давления, создаваемого сферической поверхностью жидкости.
6.Логический треугольник.	Расположите в логическом треугольнике указанные физические величины.
7.Буквы в клетках.	В клетках в центре изобра­жены две знаменитые фор­мулы. В соответствующих клетках вверху и внизу за­пишите первые две буквы из фамилий ученых, ко­торыми связаны эти формулы.
8.Зачеркнуть неверное.	Тело погружают все глуб­же в жидкость. На графике h – это глубина погружения: Какой график соответствует архимедовой силе? Не­нужное зачеркнуть.
9.Указать соответствие.	Установите соответствие между формулами и рисун­ками, соединив их отрезка­ми.
10.Формулы по аналогии.	Допишите формулу по ана­логии с верхней формулой.
11.Задача в рисунке.	Груз опустили полностью в сосуд с керосином, плотность которого 800кг/м3. Каков объем груза, если в стакан вылилось 80 г жид­кости. Обведите номер верного ответа.
12.Указать индексы.	Поставьте индексы у вели­чин, стоящих справа.
13.Найти общие свойства, признаки, величины.	На рисунке: капли дождя, космонавт в корабле, падающий камень. Запишите в прямоугольник явление, объединяющее эти рисун­ки.
14.Поставить цифру, «галочку», знак «+» и др.	Поставьте цифру «1» рядом с условием полного смачи­вания, а цифру «2» – рядом с условием полного несма­чивания.
15.Рисунки и формулы.	В клетках запишите форму­лы, выражающие силы, изображенные на рисунке.
16.Рисунки и графики.	В окружностях укажите номера участков графика в соответствии с приведен­ными рисунками.
17.Слова в прямоугольниках.	Запишите в прямоугольнике, что произойдет с тем­пературой идеального газа при его переходе из состоя­ния 1 в состояние 2 (умень­шится, увеличится, не изме­нится).
18.Заполнить таблицу по аналогии.	Исходя из рисунков, запол­ните правую часть таблицы по аналогии с левой.
19.Зачеркнуть элемент рисунка, графика.	Зачеркните ту часть графи­ка, которой соответствует большее значение работы, совершаемой идеальным газом.
20.Лестница физических величин.	На лестнице записаны ве­личины, входящие в фор­мулы архимедовой силы и силы давления жидкости. Допишите недостающие величины.
21.Цепочка из формул.	В цепочке формул заполни­те пустые клетки.
22.Графическая задача.	Тело всплывает в жидкости. На графике показано изме­нение сил давления. Какова архимедова сила? Запиши­те ее значение в правом уг­лу квадрата.
23.«Да-Нет».	На гладком дне сосуда стоит отполированный де­ревянный брусок. В сосуд наливают воду так, что она не попадает под нижнюю грань бруска. Всплывет ли брусок? Верное подчеркни­те.

Описанная выше методика проверки знаний с помощью тестов «интеллектуальная лабильность» ориентирована главным образом на  умственное  развитие   школьников,  что  отражено  в соответствующей факторизации. Разумеется, перед применением приёма необходима подготовка школьников с целью актуализации как теоретических знаний, так и практических умений, используемых в тесте.

 

Методика составления тестов «Аналогия», «Физические закономерности».

Аналогия – это общелогический приём, широко применяющийся в преподавании физики. Аналогия – (греч. - соответствие, сходство) –нетождественная пропорция, сходство, соразмерность объектов в каких-либо свойствах, признаках или отношениях, причём эти объекты в целом различны.  Путём умозаключения по аналогии достигается вероятное знание о признаках одного объекта на основании знания того, что он имеет сходство с другими объектами. Полное сходство – это тождество. В этом случае выводы по аналогии достоверны. В остальных случаях правдоподобие вывода по аналогии определяется степенью сходства сравниваемых объектов. Умозаключение по аналогии применяется во всех научных исследованиях как приём обобщённого метода – моделирования, когда состояния изучаемых объектов исследуются на условных образцах, аналогичных исследуемому объекту.

Приём целесообразен в случае, если отсутствуют достаточные знания об изучаемом объекте, но есть другой изученный объект, для которого у школьников есть достаточный набор знаний, и в то же время между этими двумя объектами обнаружены некоторые сходства или ряд общих признаков (назовём их объект «А» и «В»). В этом случае изученный объект «В» выступает моделью объекта «А», следовательно, происходит «перенос» других свойств с объекта «В» на объект «А», Подобные виды доказательств называются доказательствами по аналогии.

Различают в преподавании физики аналогии свойств и отношений. В свою очередь аналогии свойств подразделяются на аналогии парадигмы (гр. paradeigma – пример, образец), разъясняющая и каузальная (причинно-следственная). Аналогии отношений подразделяют на иллюстративную, структурно-функциональную, систематизирующую и аналогию соответствия.

Укажем на особенности содержания обучения, в зависимости от которых применяют тот или иной вид аналогии. Разъясняющая аналогия целесообразна при переносе свойств изученного объекта на изучаемый, когда изучение данного объекта затруднено вследствие каких-либо причин (затруднено наблюдение, недостаточность средств наблюдения, объективно сложный вопрос и т.д.).

Каузальная   аналогия  применяется  при   установлении причинно-следственных связей между объектами или явлениями. Аналогия парадигмы обычно целесообразна при выявлении новых свойств объекта (аналога). При обосновании вывода о сходстве функций на основе обнаруженного сходства структур применяется структурно-функциональная аналогия. При сравнении, обобщении, систематизации изучаемых объектов на основе обобщённого принципа используется систематизирующая аналогия.

Мы использовали три вида из указанных аналогий – парадигмы, каузальную и структурно-функциональную.

Рассмотрим образец аналогии – парадигма.

Пример.

Температура	Кельвин
Внутренняя энергия	?

В данные задачи входят четыре физических понятия, одно из которых неизвестно. Требуется найти неизвестный элемент. Решение может быть найдено только тогда, когда будет решена вспомогательная задача: выделены отношения между понятиями в начальном условии. Между понятиями «температура» и «кельвин» отношение тождества (единица измерения данной величины), между – понятиями «температура» и «внутренняя энергия» отношение различия (различные   единицы измерения). Следовательно, необходимо, чтобы неизвестный элемент логической задачи находился в отношении тождества с понятием «внутренняя энергия» и в то же время в отношении различия с понятием «кельвин». Следовательно, неизвестное понятие – это единица измерения внутренней энергии – джоуль. Таким образом, испытуемый должен провести операции сравнения понятий, выделить тип отношений (качественные различия) и сделать умозаключение по аналогии.

Итак, из приведённого примера мы видим, что даже элементарные задания указанного типа («Аналогии») требуют от учащихся целой серии умственных действий, как общелогических, так и специфических (сравнение, установление отношений, выявление единиц измерения физических величин и т.д.).

Укажем на некоторые общие методические приёмы, использованные нами при разработке заданий указанного типа.

1. Аналогия парадигмы.

1.1.Выявление абстрактных моделей, величин и понятий для различных разделов физики или видов движений.

1.2.Выявление констант в законах, описывающих различные виды взаимодействий.

1.3.Определение знака проекций векторных величин при различных направлениях координатных осей.

1.4.Определение физических величин по их единицам измерения.

1.5.Выявление видов движений, физических величин и понятий по ключевым словам в их определениях.

1.6.Сопоставление законов сохранения.

1.7.Выявление фундаментальных физических величин и понятий на основе их главных признаков.

1.8.Выявление основного содержания физических законов.

2. Каузальная аналогия.

2.1.Выявление соответствия между математической и графической формами описания процессов и перенос его на изменённую ситуацию.

2.2.Выявление соответствия между учебным рисунком и формулой и перенос его на измененную ситуацию.

2.3.Сравнение физических величин на основе графиков и исходных данных.

2.4.Определение знаков физических величий при модификации исходной ситуации.

2.5.Получение информации из сложных графиков при их модификациях.

2.6.Выявление реального процесса на основе анализа графических построений.

2.7.Определение типа машин, механизмов, устройств на основе графических построений.

3. Функциональная аналогия.

3.1.Продолжение графика.

3.2.Сравнение физических величин.

3.3.Выявление физических величин.

3.4.Запись формул  для изменённой ситуации.

3.5.Выявление физической величины и запись её формулы.

3.6.Нахождение проекций векторных величин.

3.7.Запись уравнения при модификации начальной ситуации.

3.8.Обозначение понятия на основе соответствующего ему условия.

3.9.Определение  направления  векторной  величины  при модификации исходной ситуации.

3.10.Сравнение величин при нескольких модификациях исходной ситуации.

Итак, мы привели перечень некоторых методических приёмов, на основе которых возможно составление заданий на применение общелогического метода аналогии. Разумеется, эти приёмы можно продолжить, но даже приведённый набор даст возможность выполнить разработку этих заданий по другим темам и разделам курса физики.

 

Литература:

1.Сборники заданий учебных тематических тестов для 7-11 классов по физике. (Дидактические тестовые материалы) / Р.В. Коноплич, В.А. Орлов, А.О. Татур и др. – М.: ЛАТ МИПКРО, 1996- 2000 г.

2.Орлов В.А. Школьный курс физики: тесты и задания. – М.: Школа- Пресс, 1996.

3.Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Контрольные и проверочные работы по физике. 7-11 классы. Методическое пособие. – М.: Дрофа, 1996 г.

4.Зинковский В.И., Демидова М.Ю. Региональный экзамен по физике. Анализ результатов. – Газета «Физика» № 40, 1999г.

5.Корж. Э.Д., Пеннер Д.И. Задания для программированного контроля по физике в средних профтехучилищах. – М.: Высшая школа, 1980 г.

6.Постников А.В. Проверка знаний учащихся по физике. Дидактические материалы. – М.: Пособие для учащихся, 1986 г.

7.Аванесов В.С. Композиция тестовых заданий. – М.: адепт, 1998г.

8.Родионов Б.У., Татур А.О. Стандарты и тесты в образовании. – М.: МИФИ, 1995г.

9.Архипова А.И., Бурцева Е.Н. Школьные годы. Непериодический тематический альманах №1. – Краснодар, 1995г.

10.Бурцева Е.Н., Некрасов С.Д. Физика. Пособие для аттестации. 9 класс. – Краснодар, 1998г.

11.Шиканова И.А., Капустин Е.Н. Физические диктанты. – Краснодар, 1993г.

12.Алмаева Л.В. Тесты. Физика. 8 класс. – Саратов: Лицей, 2003г.

13.Короновский А.А., Безручко Б.П., Храмов А.Е. Тесты по физике на каждую неделю. Механика. Методическое пособие. - Саратов:  ГосУНЦ «Колледж», 1999.