Домашні експериментальні завдання

 І. Деякі методичні поради щодо використання симуляцій при виконанні домашніх завдань учнями ( з сайту Phet)


ІІ. За матеріалами статті Слободяник Ольги Володимирівни, кандидата педагогічних наук, старшого наукового співробітника відділу лабораторних комплексів і засобів навчання Інституту інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України:

       Домашній експеримент є одним із видів домашньої самостійної навчальної роботи, тому організація його виконання вимагає врахування загальних дидактичних вимог, що ставляться до домашніх завдань. Необхідність використання домашньої роботи учнів зумовлена тим, що вивчення програмного матеріалу не можна обмежити роботою в класі. Для повноцінного засвоєння матеріалу учні повинні опрацювати його у різних ситуаціях і поєднаннях і за можливості не один, а кілька разів, розглядати його під новим кутом зору. Реалізувати цей етап вивчення фізики допоможуть Інтернет-ресурси, зокрема Рhet-симуляції.

Для виконання домашнього експерименту широко використовуються нетипові прилади (побутові та саморобні). Це вимагає залучення учнів до конструювання та винахідництва, що сприяє розвитку їх творчих здібностей. У процесі технічної творчості відбувається формування людини як особистості. Крім того, завершальним етапом у розвитку розумових операцій учнів є не становлення розумової дії, а реалізація цієї дії в практичній діяльності [6].

Організація виконання учнями домашнього експерименту забезпечує сприятливі умови для диференційованого підходу до навчання. Об'єктивна необхідність диференційованого підходу зумовлена анатомо-фізіологічними і психічними особливостями учнів, які впливають на відношення учнів до вивчення фізики, на здатність успішно проводити фізичний експеримент або розв'язувати задачі, на швидкість і міцність запам'ятовування конкретного матеріалу, вміння логічно розмірковувати тощо. Диференціація домашніх експериментальних завдань забезпечує індивідуалізацію навчання, створює оптимальні умови для виявлення і розвитку інтересів і здібностей кожного учня.

Таким чином, для успішного використання домашнього експерименту під час навчання фізики необхідно, щоб домашні експериментальні завдання були органічним продовженням та доповненням аудиторних практичних і лабораторних занять, враховували диференційований підхід до навчання, передбачали використання знань на практиці та в умовах, наближених до життєвих та з використанням новітніх інформаційно-комунікаційних технологій [5].

Наведемо декілька прикладів експериментальних завдань, що не потребують складного обладнання і без особливих зусиль виконуються в домашніх умовах за допомогою РЬеі-симуляцій, розміщених на сайті https://phet.colorado.edu.

формулювати завдання для самостійної підготовки учнів в домашніх умовах.

Задача 1. Використовуючи Phet-симуляцію «Стани речовини» змінюйте температуру і тиск та спостерігайте, як це впливає на атоми і молекули, як вони переходять у тверду, рідку і газоподібну фази та виконайте наступні завдання: опишіть характеристики трьох станів матерії: твердого, рідкого та газоподібного; передбачте, як зміна температури або тиску впливатиме на зміну поведінки частинок; порівняйте частинки в трьох різних фазах; поясніть заморожування і плавлення з молекулярним рівнем деталізації.

Рис.1. Молекули води при температурі 157 К (твердий стан) https://phet.colorado.edu/uk/simulation/states-of-matter-basics

Рис. 2. Властивості газу. https://phet.colorado.edu/uk/simulation/gas-properties

Задача 2. Накачайте молекули газу в ящик і подивиться, що відбувається, коли ви зміните об'єм, додавайте або змінюйте тепло, змінюйте гравітацію і багато іншого. Виміряйте температуру і тиск, і дізнайтеся, як змінюються властивості газу з кожною зміною Передбачте, як зміна змінної серед PVT, і кількість впливає на інші властивості газу. Передбачте, як зміна температури буде впливати на швидкість молекул. Створіть рейтинг швидкостей молекул в тепловій рівновазі на основі відносних мас молекул.

Використовуючи Phet-симуляції вчитель має можливість самостійно
формулювати завдання для самостійної підготовки учнів в домашніх умовах.

Наприклад, використовуючи симуляцію «Електричні кола постійного і змінного струму», вчитель складає електричні кола з послідовним та паралельним з'єднанням як це зображено на рис.3 та рис.4  

Рис. 3. Електричне коло постійного і змінного струму з паралельним з’єднанням https://phet.colorado.edu/uk/simulations/category/physics/electricity-magnetsand-circuits

 Розмістивши посилання на одну з таких схем в своєму блозі (якщо є

створений) чи в соціальній мережі (Вконтакті , Фейсбуці

 та ін..), до якої мають доступ учні або просто

відправивши на електронну пошту, та створивши на Google диску

 форму для опитування вчитель дає можливість учням самостійно в домашніх умовах розглянути принципи побудови електричних кіл та спробувати самостійно їх побудувати. Попрацювавши із симуляціями, учні повинні дати відповіді на питання, які сформульовані у формі для опитування. 

Приклад опитувальника наведено нижче:

1. Що відбудеться зі струмом, якщо ми розімкнемо ключ?

а) струм рухатиметься по малому колу;

б) струм рухатиметься по великому колу;

в) струм рухається по обох колах одночасно.

2. Як зміниться інтенсивність світла електричної лампи, якщо ключ
замкнути?

а) інтенсивність збільшується;

б) інтенсивність світла зменшується;

в) лампочка перегорає.

3. Як зміниться сила струму при замкненому ключі?

а) збільшується;

б) зменшується;

в) не змінюється.

4. Які параметри кола зміняться при замкненні ключа?

а) сила струму;

б) опір;

в) напруга;

г) густина.

Зазначимо, що питання мають бути побудовані таким чином, щоб в учнів була можливість передбачити результат виконання завдання. Після чого кожен учень повинен відповісти на питання опитувальника та надіслати відповіді вчителеві. Зовнішній вигляд опитувальника наведено на рис. 5. Крім того, в дану форму дуже зручно вставляти зображення та відео-файли (це можуть бути фотографії різних фізичних явищ, відео-фрагменти науково-популярних фільмів та ін.).

Рис. 5. Форма опитувальника для самостійної підготовки до лабораторних робіт

Отримавши відповіді, вчитель має змогу побачити результат у вигляді

діаграм, гістограм різного виду, де досить чітко видно в якій області учні мають

прогалини в знаннях рис.6.

Рис.б. Зовнішній вигляд зведення результатів опитування на Google-диску

Слід зазначити, що розв'язування експериментальних задач є однією з

найактивніших форм навчального процесу, що сприяє розвитку творчого

мислення учнів, набуття навичок практичного виконання завдань. Виконуючи

домашні експериментальні завдання з використання Рпеї-симуляцій, учні

здобувають знання шляхом спроб і помилок, а не отримують їх у готовому

вигляді. Виконання таких завдань сприяє розвитку активності й самостійності,

удосконалює практичні вміння й навички.

У залежності від обсягу і терміну виконуваних завдань та їхнього

поєднання у єдину систему, одержані результати своїх досліджень учні можуть

оформити у вигляді реферату чи проектної роботи.

За цих обставин зазначимо, що експериментальні задачі відрізняються від типових тим, що хід виконання, а в деяких випадках і кінцевий результат учневі невідомий і немає чіткого алгоритму для їх виконання.

 Література

1. Атаманчук П.С. Освітня доктрина та інформаційно-освітнє середовище як засоби формування дієвої дидактики фізики / П.С. Атаманчук, А.М. Кух // Комп'ютерно орієнтовані системи навчання: зб. наук. праць. - К.: НПУ ім. М.П. Драгоманова. - Випуск 11. - 2006. -С.153-157.
2. Войтович І., Галатюк Ю. Впровадження творчих експериментальних завдань у структуру шкільного фізичного експерименту / Ігор Войтович, Юрій Галатюк //Наукові записки. - Вип.55.- Серія: педагогічні науки. -Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В.Винниченка.-2004.- С.191-195
3. Грудинін Б. Творчі домашні експериментальні завдання учнів під час вивчення МКТ та основ термодинаміки./ Борис Грудинін //Фізика та астрономія в школі № 2.- 2003.-С.30-33.
4. Доросевич С. О роли решения зкспериментальньїх задач в активизации учебно-познавательной деятельности школьников./ Сергей Доросевич // Научньїе записки.-РВЦ КДПУ - 2006.- Вьш 66.- С. 56-61.
5. Слободяник О. В. Домашні експериментальні завдання як засіб активізації самостійної пізнавальної діяльності студентів / О. В. Слободяник// Наукові записки. Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти. - Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В.Винниченка, 2011. - Вип.1. - С.108-113.
6. Усова А. В., Вологодская З. А. Самостоятельная работа учащихся по физике в средней школе/ А.В. Усова, З.А. Вологодская [пособие].- М.: Просвещение, 1981.- 158с.

 =======================================================

за матеріалами статті Слободяник Ольги Володимирівни, кандидата педагогічних наук, старшого наукового співробітника відділу лабораторних комплексів і засобів навчання Інституту інформаційних технологій і засобів навчання НАПН України