Организация проектно-исследовательской деятельности на уроках физики
Аннотация проекта
Считается, что акцент в современном школьном образовании нужно сделать на формирование у обучаемых общих и общеучебных умений, навыков, обобщенных способов деятельности – ключевых образовательных компетенций. Переход на применение проектно-исследовательской деятельности на уроках и во внеурочной деятельности позволяет сформировать у учащихся способности осуществлять сложные культуросообразные виды действий, которые в современном образовании носят название компетентностей. Так как все компетенции формируются через деятельностный подход, то проектно-исследовательская работа на уроках — самый прямой путь к формированию компетенций.
Элементы проектно-исследовательской деятельности
Главным результатом исследовательской деятельности является интеллектуальный продукт, устанавливающий ту или иную истину в результате процедуры исследования и представленный в стандартном виде. Следующие элементы проектно- исследовательской деятельности нужно формировать в процессе работы над проектом или исследованием и вне её:
Аналитические: выдвижение идеи (мозговой штурм), формулирование задачи, выдвижение гипотезы, обоснованный выбор способа или метода деятельности, планирование своей деятельности, самоанализ;
Презентационные: построение устного доклада (сообщения) о проделанной работе, выбор способов и форм наглядной презентации результатов деятельности, изготовление предметов наглядности, подготовка письменного отчёта о проделанной работе;
Коммуникативные: слушать и понимать других, выражать себя, находить компромисс, взаимодействовать внутри группы;
Поисковые: находить информацию по каталогам, в Интернет, формулирование ключевых слов;
Информационные: структурирование информации, выделение главного, приём и передача информации, представление в различных формах, упорядоченное хранение и поиск.
Основные требования к использованию проектно-исследовательской деятельности
Для того, чтобы применять на уроках такой вид деятельности, я изучила основные требования к ее использованию. Ниже привожу эти требования.
1. Наличие значимой в исследовательском, творческом плане проблемы (задачи, требующей интегрированного знания, исследовательского поиска для ее решения).
2.Практическая, теоретическая значимость предполагаемых результатов (например, доклад в соответствующие службы, совместный выпуск газеты и пр.).
3.Самостоятельная (индивидуальная, парная, групповая) деятельность учащихся на уроке или во внеурочное время.
4. Структурирование содержательной части проекта (с указанием поэтапных результатов и распределением ролей).
5. Использование исследовательских методов, что предполагает:
6. определение проблемы и вытекающих из нее задач исследования;
7. гипотезы их решения;
8. обсуждение методов исследования;
9. оформление конечных результатов;
10. анализ полученных данных;
11. подведение итогов;
12. корректировка;
Отсюда могут быть определены этапы разработки и проведения проектно-исследовательской работы (его структуры):
1. Презентация ситуаций, позволяющих выявить одну или не сколько проблем по обсуждаемой тематике.
2. Выдвижение гипотез для решения выявленной проблемы (мозговой штурм), обсуждение и обоснование каждой из гипотез.
3. Обсуждение методов проверки принятых гипотез в малых группах (в каждой группе по гипотезе), обсуждение возможных источников информации для проверки выдвинутой гипотезы. Обсуждение оформления результатов.
4. Работа в группах над поиском фактов, аргументов, подтверждающих или опровергающих гипотезу.
5. Защита проектов (гипотез решения проблемы) каждой из групп с оппонированием со стороны всех присутствующих.
6. Выдвижение новых проблем.
Все эти элементы в том или ином виде я использую в своей работе.
Опыт организации проектно-исследовательской работы на уроках
Учебное исследование становится реальным, когда мы сумеем подготовить к этому уровню работы и себя, и учащихся. Речь идет о постепенном освоении исследовательского подхода к темам, о работе, требующей настойчивости в накоплении знаний и умений, полезной – в том смысле, что она может стать дорогой к творческому труду. Исследование может быть организовано на всех этапах обучения физики: некоторые элементы исследовательского подхода школьникам следует осваивать уже в среднем звене, тогда более реальным будет подъем к высшему уровню творческой самостоятельности.
Возьмем, к примеру, курс физики в 7-8 классах, который предоставляет много возможностей для этого. Например, изучается тема «Силы в природе». Так начинается наблюдение над тем, как можно использовать умение составлять таблицы и схемы. На рисунках или предложенных экспериментальных задачах учащимся я предлагаю расставить силы, действующие на тело, а затем ответить на ряд предложенных вопросов. Так возникает исследовательская задача, соединяющая учебный и научный смысл. В период изучения внутренней энергии ставлю вопрос: «Из чего складывается внутренняя энергия, как можно ее измерить?». Ученикам интересно и важно выдвинуть свои предположения, версии, гипотезы, обсудить их в классе. В соответствии с программой ученики в среднем звене должны освоить упрощенные теоретические сведения, а на этой ступени крайне важно вести детей к обобщениям, учить не только повторять и иллюстрировать теоретические понятия, но пользоваться ими как инструментом познания. В седьмом классе учащиеся с удовольствием определяют плотность картофеля, теста, дерева и т.д., по алгоритму, который составляют и продумывают сами. В приложении я поместила разработку урока-поиска «Тепловые машины», 8 класс. На этих уроках такого типа учащиеся учатся самостоятельно прорабатывать материал, создавать и озвучивать ролики, систематизировать материал, предложенный одноклассниками.
Изучая в 9 классе тему «Реактивное движение», учащиеся ищут ответ на поставленный мной вопрос: «Почему только в 20 веке смогли построить первые реактивные двигатели?». Они проводят исследования, сопоставляют изученный материал. Не менее интересны исследовательские работы учащихся по темам «Изучение равноускоренного движения», «Баллистическое движение, история развития».
На протяжении многих лет я применяю проектно-исследовательскую работу на различных этапах изучения материала.
Основываясь на собственном опыте, я выявила, что в зависимости от объекта исследования ученические работы по физике можно разделить на следующие виды:
работы, в которых проводится анализ изучаемого материала и его презентация
1. работы, в которых разрешение поставленной проблемы осуществляется на основе сравнения двух или нескольких физических явлений;
2. работы, предполагающие интеграцию нескольких предметов;
3. работы, посвящённые изучению жизни и творчества ученых, инженеров и изобретателей, чьи судьбы связаны с историей города, края и страны
Учащиеся могут на основе анализа их жизни, научного вклада, статей,, изучения литературы, создать нравственно-психологический портрет ученого, отразив своё восприятие его личности и вклада в науку в форме рассказа или очерка.
Каким бы ни был объект исследования, главное состоит в том, чтобы поставленная проблема позволяла ученику самостоятельно или с помощью учителя определить путь исследования, выбрать методы, необходимые для работы. В организации исследовательской деятельности учащихся я использую следующий алгоритм работы: после определения проблемы и объекта исследования необходимо организовать работу с необходимым материалом. Для этого сначала провожу несколько занятий исследовательских групп, на которых актуализирую знания учащихся о методах исследовательской работы, о том, как выбор метода связан с поставленной задачей, как фиксировать результаты наблюдений, а затем организовываю индивидуальные консультации по каждой теме.
Только после того, как будет накоплен и проанализирован необходимый материал, сформулированы самостоятельные выводы, можно предложить поработать в Интернете или с литературой, найти имеющиеся статьи, по изучаемой проблеме, вместе с руководителем определить, какие из них следует прочитать, законспектировать, из каких сделать выписки. Поскольку непременной частью работы должен стать анализ прочитанного, нужно научить старшеклассников это делать, используя метод рецензирования статей, сопоставления, аннотирования, создания работ, предполагающих сравнение разных подходов к анализу одного и того же явления или открытия. Следующий этап – повторное обращение к материалу и переосмысление его результатов с учётом новых знаний, полученных в процессе освоения научной литературы по проблеме. Именно такая последовательность работы над темой способствует появлению мотивированного интереса к истории вопроса, к суждениям других исследователей, позволяет учащимся определить собственную позицию, оценить степень новизны своего исследования.
Для развития максимальной активизации познавательной деятельности и практической реализации проектно-исследовательского подхода я использую ситуации, которые предполагают выполнение заданий повышенной трудности, что требует от учащихся изучения дополнительной литературы, научных источников и проведения теоретического или практического исследования. Ученики 9 классов достигают активизации познавательной деятельности при подготовке к физическому практикуму, которые выходят за рамки учебной программы, но входят в обязательный минимум образования. На итоговом практикуме в старших классах очень легко увидеть, чему научились подростки за год, как сформировалась исследовательская компетенция. Изучая тему «Ускорение свободного падения» в 9 классе дополнительным заданием становится вопрос «Есть ли ускорение свободного падения на других планетах и чему оно равно, от чего зависит?». Таких тем и проблем в физике очень много.
При организации обучения с применением проектно-исследовательского метода изучаю материал крупным блоком, широко применяя лекции. Основное внимание учащихся акцентирую на вводной лекции, где сообщаю основные идеи темы, формулирую её проблемы с привлечением текста учебника. Наряду с уроком в традиционной форме применяю урок-семинар, урок-практикум, урок – исследование, урок- поиск, творческая мастерская, урок — творческий отчёт, урок- защита идей, урок открытых мыслей, урок — ролевая игра, урок-семинар, урок-конференция, урок – круглый стол, дискуссия, экскурсия.
На уроке-практикуме, много времени отвожу для самостоятельного составления плана работы по изучению экспериментальных доказательств того или иного физического закона, способу переноса знаний и сцепления с другим материалом на уроке-исследовании. Ученики ведут наблюдение, устанавливают внутреннюю связь между физическими явлениями. В ходе семинара помимо исследовательских групп создаётся аналитическая группа, которая выражает неоднозначность суждений, подводит итоги, формулирует выводы.
При практической реализации исследовательского подхода в обучении использую разнообразные формы учебной работы: индивидуальную, групповую, коллективную, фронтальную. Индивидуальная работа представляет собой выполнение учебного задания каждым учеником самостоятельно в соответствии со своими индивидуальными возможностями, без взаимодействия с другими учениками.
Работу по проектированию ввожу постепенно, стараюсь брать большие и интересные темы. Ведь с помощью учебного проекта создаются условия для самостоятельной познавательной и творческой деятельности учащихся, а это всегда эффективно, если начинается с сильного мотива. Значит, нужна не просто проблема, она должна быть актуальна с точки зрения ученика и иметь практическую направленность. Деятельность учащихся в учебном проекте подчинена определённой логике, которая реализуется в последовательности её этапов. Вслед за предъявлением проекта учителем (названия, темы и проблемы) следует самостоятельное для учащихся формулирование цели и задач, организация групп, распределение ролей в группах, затем выбор методов, планирование работы и её осуществление. Завершается работа презентацией полученных результатов. Поскольку деятельность детей в проекте в основном самостоятельная, то именно во время защиты проекта мы узнаём, что было сделано во время проектной работы.
Учитель руководит проектной работой, направляя поиск в нужное русло, и подсказывает источники информации. Условиями успешности проектной деятельности становятся:
1. личный интерес учащегося;
2. четкость и конкретность постановки цели проекта;
3. определение планируемых результатов;
4. констатация исходных данных.
Виды презентационных проектов могут быть различными. В своей работе использую монопроекты и интегрированные проекты.
Например, в процессе изучения темы «Виды излучений» были созданы проекты по изучению влияния излучений на живые организмы, плюсы и минусы их использования.
Эффективными оказываются проекты, занимающие несколько уроков. В качестве домашних заданий к очередному уроку учащиеся самостоятельно (индивидуально или в группах) выполняют тот или иной этап работы над проектом, отчитываясь о проделанной работе в начале следующего урока. Последний урок используется для презентации подготовленных проектов. На уроках физики в профильных классах учащиеся выполняют как персональные, так и групповые проекты.
Особое внимание уделяю интеграции знаний для реализации проекта. Глубоким и содержательным получился проект восьмиклассников «Из чего изготовлен предмет» при изучении темы «Удельная теплоемкость тела». Ученикам был предложен основополагающий вопрос. Как при помощи предложенных приборов и материалов установить из какого вещества изготовлен предложенный предмет. Выдвижение различного рода гипотез послужило поводом для глубокого исследования. Одна группа рассматривала образец изготовленный из меди, другая из алюминия, третья группа работала с образцом из латуни. Анализируя полученные результаты ученики приходят к правильным результатам подсчитав погрешности работы. Есть учебные проекты, направленные на интеграцию знаний учащихся по географии и физике, физике, химии, биологии и конечно физики и математики. Например, «О чём «говорят» лягушки» при изучении темы «Атмосферное давление» или «Производная от производной», при изучении темы «Механические колебания». Ученики рассматривают связь предметов, перенос знаний и логические выводы о метафизичности знаний. При изучении темы «Уравнения ядерных реакций» групповая работа шла по разным направлениям: химия, физика, биология, ОБЖ. Проект был составлен как мозаика, с вкраплениями нравственных вопросов
Есть работы по современному осмыслению экологических проблем и катастроф 21века. Например, «Трагедия Чернобыля – след на века».
В профильном обучении проектирование следует рассматривать как основной вид познавательной деятельности школьников.
Опыт организации проектно-исследовательской работы во внеурочной деятельности
Исследовательская деятельность, организуемая на уроке, оказывает самое прямое воздействие на внеклассную работу по предмету. Известно, что на уроке не всегда предоставляется возможность обстоятельного и углубленного осмысления фактов, явлений и закономерностей. Логическим продолжением урока или серии уроков по теме может стать какая-либо форма научно-образовательной, поисково-творческой деятельности во внеурочное время (предметные недели, научно-практические конференции, викторины, конкурсы, олимпиады, творческие мастерские, конкурсы проектов), материалом к которым служат работы школьников, выполненные ими как самостоятельные исследования.
Активизировать познавательный интерес школьников помогает разработанный дидактический материал: рабочие карты на печатной основе, раздаточный материал, обучающие таблицы, видеоматериалы с выступлениями учащихся, а также мультимедийные презентации по темам курса, которые демонстрируются с помощью интерактивной доски. Материалы готовятся самими учащимися. Это стало возможным благодаря использованию ИКТ при организации проектно-исследовательской деятельности учащихся. Кроме того, есть медиатека, где представлены памятки, советы и рекомендации не только для учащихся, но и родителей по организации поисково-исследовательской работы. Собрана папка достижений и портфолио творческих, исследовательских, проектных работ учащихся, а также составлена картотека исследовательских работ, рефератов и проектов с их описанием.
В старших классах веду работу по внедрению «домашнее исследование», где учащиеся работают над учебными проектами, проводят глубокие исследования, оформляют их, представляя на школьных научно-практических конференциях. Например, с учащимся 9 класса создали информационно-исследовательский проект «Архитектура г. Тайшета и Тайшетского района». Была организована самостоятельная работа по созданию собственных творческих работ: анимированных кроссвордов, шифрограмм, плакатов, стихов и т.д.
Результативность применения опыта
При оценке успешности обучающегося в проекте или исследовании необходимо понимать, что самой значимой оценкой для него является общественное признание состоятельности (успешности, результативности). Можно оценивать:
1. степень самостоятельности в выполнении различных этапов работы над проектом;
2. степень включённости в групповую работу и чёткость выполнения отведённой роли;
3. практическое использование предметных и общешкольных ЗУН;
4. количество новой информации использованной для выполнения проекта;
5. степень осмысления использованной информации;
6. уровень сложности и степень владения использованными методиками;
7. оригинальность идеи, способа решения проблемы;
8. осмысление проблемы проекта и формулирование цели проекта или исследования;
9. уровень организации и проведения презентации: устного сообщения, письменного отчёта, обеспечения объёктами наглядности;
10. творческий подход в подготовке объектов наглядности презентации;
11. социальное и прикладное значение полученных результатов.
Кроме того, хотелось бы обратить внимание вот еще на следующие моменты.
Если работа экспериментальная, то необходимо самостоятельно собрать установку и выполнить сам эксперимент, составив отчёт о проделанной работе.
Если же работа теоретическая, во время её защиты нужно не только рассказать о том, что прочитано в книгах, статьях или на сайтах, но и объяснить, что же именно добавлено автором проекта к тому, что было первоначально в исходных материалах. Иначе «проект» будет носить лишь реферативный характер.
Конечно, и от таких работ нельзя отказываться полностью, ведь есть отдельные учащиеся, для которых посилен лишь такой вид деятельности (постепенно они смогут разобраться в специфике и подняться на более высокий уровень).
Учащиеся, занимающиеся исследовательской деятельностью, уверенней чувствуют себя на уроках, стали активнее, научились грамотно задавать вопросы, у них расширился кругозор, стали более общительны, активно участвуют в деятельности школьной научно-практической конференции, в конкурсах исследовательских работ разного уровня. Показателем достижений в данном направлении служит мониторинг результатов образовательных достижений моих учеников.
После того, как я привела в систему применение проектно – исследовательской деятельности в своей работе вырос процент успеваемости и качества обученности моих учеников.