Организация метапредметной деятельности на уроках физики: формирование понятий о физических законах, явлениях и величинах на основе эксперимента В Федеральном государственном образовательном стандарте основного общего и среднего (общего) образования физика названа основой формирования метапредметных результатов. Экспериментальный метод решения познавательных задач при обучении физике встречается в большинстве видов деятельности: при формировании понятий о физических законах, явлениях и величинах. Цель деятельности по созданию нового знания формулируется виде познавательной задачи (ПЗ), решение которой зависит от исходной ситуации. В ответ на ПЗ выдвигаются гипотезы, затем в ходе эксперимента решается ПЗ, формулируются выводы – частные и общие, которые приводят к созданию нового знания. Последовательность организации деятельности учащихся по «открытию» закона. Пример 1. Зависимость периода колебаний нитяного маятника от длины нити, 9 класс. Исходная ситуация. Обнаружено, что различные нитяные маятники имеют разные значения периода колебаний Формулирование ПЗ-1. От каких физических величин, характеризующих маятник и условия возбуждения колебаний, зависит период колебаний? Выдвижение гипотез: от массы груза, от длины нити, от амплитуды колебаний. Идея эксперимента. Серия №1. На одной и той же нити подвешиваем грузы различной массы, измеряем массу каждого груза и период колебаний. Серия №2. Подвешиваем один и тот же груз к нитям разной длины, измеряем длину каждой нити и период колебаний. Серия №3. Запускаем один и тот же маятник с различной амплитудой, измеряем амплитуду и период колебаний. Решение ПЗ экспериментальным методом. Эксперимент серии №3 выполняется демонстрационно, серии №1, 2 – фронтально у разных групп учащихся маятники с грузами разной массы или на нити разной длины Формулирование частных выводов: при длине нити… период колебаний не зависит от массы груза, при массе груза… период колебаний зависит от длины нити, период колебаний не зависит от амплитуды при ее малых значениях (менее 100). Формулирование закона на качественном уровне. Период колебаний нитяного маятника зависит от длины нити. Период колебаний нитяного маятника не зависит от массы груза (научный факт). Период колебаний нитяного маятника при малых колебаниях не зависит от амплитуды колебаний (научный факт) Формулирование ПЗ-2. Каков вид зависимости периода колебаний от длины нити? Обработка результатов каждой серии. Построение графика зависимости Т(ℓ). Можно дополнительно построить еще один график в координатах Т от √ℓ Формулирование частных выводов. Для данного маятника период колебаний прямо пропорционален корню квадратному из длины нити. Формулирование общего вывода (закона) (после рассказа учителя о повторяемости результатов). Период колебаний нитяного маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины нити. Математическая запись закона. Т∽ √ℓ Обучение деятельности по созданию понятия о физическом явлении на основе эксперимента. Пример 2. Изучение расширения тел при нагревании, 7 класс. Из наблюдения расширение столбика ртути спирта в термометре при помещении в горячую воду решили, что это явление надо исследовать подробнее. Надо выяснить: ПЗ -1. Только ли спирт расширяется при помещении в горячую воду? Решили спроектировать установку для ответа на вопросы: - Какое газообразное тело можно выбрать для эксперимента? (Воздух) -Как фиксировать изменение состояния? (В трубке) -Как привести в контакт с водой? - Какое твердое тело выбрать? - Как фиксировать изменение объема? ПЗ-2. Только ли при воздействии горячей воды спирт и другие тела могут расширяться? -Каким еще телом можно воздействовать на воду, воздух, монету? Гипотеза: более горячим, огнем. -Как привести в контакт? Формирование понятий о физических величинах на основе эксперимента. Пример 3. Метод измерения «выталкивающей (архимедовой) силы», 7 класс. Учитель формулирует ПЗ: Используя оборудование: сосуд с водой, динамометр и металлический цилиндр, предложите способ измерения выталкивающей силы, действующей на погруженный в воду цилиндр. Обсуждают. Предлагают измерить вес цилиндра в воздухе и в жидкости, определить выталкивающую силу как разность между измеренными величинами. С помощью учителя или самостоятельно записывают формулу для расчета архимедовой силы как разности веса тела в воздухе и в жидкости. -Измерьте выталкивающую (архимедову) силу предложенным вами способом, результаты измерений и вычислений занесите в таблицу. Приступают к выполнению эксперимента. Заполняют таблицу. Формулируют и записывают вывод, о том что величину выталкивающей (архимедовой) силы можно определить экспериментально, как разность между весом тела измеренным в воздухе и весом того же тела, измеренном в жидкости. Таким образом, можно организовать процесс обучения физике, направленный на достижение метапредметных результатов, через формирование регулятивных универсальных учебных действий на основе физического эксперимента. Список литературы 1.Ивашкина Д.А.. Материалы курса «Экксперимент как метапредметная деятельность: реализация ФГОС на примере курса физики»: лекции 1-8.-М.: Педагогический университет «Первое сентября», 2014. 2. Физика: Учеб. Для 7 кл. общеобразоват. Учреждений/ С.В. Горомов, Н.А. Родина.-4-е изд.-М.: Просвещение, 2012. 3. Физика: Учеб. Для 7 кл. общеобразоват. Учреждений/ С.В. Горомов, Н.А. Родина.-4-е изд.-М.: Просвещение, 2012.