Организация научно-исследовательской деятельности учащихся при изучении физики.

О необходимости формирования научно-исследовательской деятельности школьников можно судить по нормативным документам: в стандартах образования одной из целей изучения предмета физики выступает овладения методами познания, а в обязательном минимуме содержания образования выделен специальный раздел «Физика и методы научного познания».

Так в новых стандартах базового уровня есть требования о формировании умения «отличать гипотезы от научных теорий, делать выводы на основе экспериментальных данных; приводить примеры, показывающие, что наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность выводов».

В жизни мы постоянно имеем дело с различными предметами. Наблюдая и изучая, их мы приобретаем опыт, а через опыт познаем окружающий мир. Мы наблюдаем происходящие вокруг нас различные явления, осязаем предметы, ощущаем тепло и холод. И в нашем сознании постепенно складываются определенные представления. Так, подумав о снеге, мы представляем его себе белым, холодным и рыхлым.

Все в мире находится во взаимной связи. Снег, принесенный в теплую комнату, тает, из него образуется вода. Познавая и изучая последовательность и взаимосвязь явлений, исследователи открывают законы природы.

Началом всякого познания являются вопросы «что такое?» и «почему?». Великий русский ученый, физиолог Иван Петрович Павлов считал, что каждое живое существо обладает способностью отзываться на внешнее раздражение. Он так и называл эту реакцию на внешнее раздражение «исследовательским» рефлексом, рефлексом «что такое?» и «почему?».

Проведение практических и лабораторных работ, экспериментальных домашних заданий, наблюдений и опытов также способствует формированию исследовательских умений. На своих уроках я создаю проблемные ситуации, которые приводят учащихся к необходимости стать исследователем: высказать и обосновать гипотезу, предложить опыт и провести его для доказательства высказанной гипотезы и, наконец, самостоятельно сделать вывод.

В каждом ученике живет страсть к открытиям и исследованиям. Даже ученик, который не очень хорошо учится, обнаруживает интерес к предмету, когда ему удается что-нибудь «открыть экспериментально».

А теперь давайте разберемся в терминологии. Проектирование и исследование – изначально разные по направленности, смыслу и содержанию виды деятельности, хотя оба имеют высокую ценность для современного образования.

Под исследовательской деятельностью понимается деятельность учащихся, связанная с решением учащимся творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением. Эта задача предполагает наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере: постановка проблемы, изучение теории, подбор методик, сбор собственного материала, его анализ и обобщение, и собственные выводы. Такая цепочка является нормой для исследовательской деятельности. Исследовательскую деятельность учащихся можно определить как творческий процесс взаимодействия учителя и учащихся по поиску решения или понимания неизвестного.

По А.В.Савенкову, «проектирование – это творчество по плану в определенных контролируемых рамках. В то время как исследование-путь воспитания истинных творцов. Исследование не предполагает создание какого-либо заранее планируемого объекта ил модели. Исследование процесс поиска неизвестного, новых знаний. Один из видов познавательной деятельности человека. В отличие от исследования проект, всегда ориентирован на практику. Реализуя проект, приходится решать реальную проблему. Непременным условием проектной деятельности является заранее выработанных представлений о конечном продукте, этапов проектирования, определение целей и задач проекта, создание плана реализации проекта. На разных этапах проекта необходимо решать исследовательские задачи, иначе проект оторвется от жизни и станет нереальным.

Этапы научно-исследовательского проекта.

Подготовительный этап.

• Составление рабочей программы;
• сбор и изучение исходной информации, необходимой для выполнения исследований; овладение методами исследований;
• подготовка оборудования приборов, инструментов к предстоящим исследованиям.

Основной этап.

• Лабораторные исследования, экспериментальные работы и расчеты, полевые и другие натуральные испытания;
• разработка и опытное испытание моделей, схем, конструкций;
• обработка экспериментальных данных, их анализ, выявление закономерностей, новых свойств,
• разработка предложений и рекомендаций по результатам исследований.

Заключительный этап.

• Подведение общих итогов исследования;
• определение научной новизны и практической значимости полученных результатов;
• формулировка предложений по дальнейшему следованию данной проблемы;
• составление отчета работе;
• представление работ на научно-практические конференции различного уровня.

С целью вовлечения максимального числа учащихся в исследовательскую деятельность необходимо предлагать школьникам различные типы тем научно-исследовательских работ.

Научно-исследовательские работы практического направления, по результатам, исследования которых можно давать советы потребителям - «Определение зависимости коэффициента трения от температуры на примере утюга».

Цели и задачи: исследовать зависимость коэффициента трения от температуры при глажении различными подошвами утюгов самых распространенных тканей (хлопок, лен, шерсть, синтетика и определить идеальное сочетание «подошва-ткань»).
Научно-исследовательские работы по созданию моделей, в процессе исследования которых создается совершенная модель объекта исследования – «Тайны математического маятника».

Цели и задачи: изучить физику колебаний математического маятника, найти способы традиционного и нетрадиционного использования маятника. Провести опыт Фуко и проверить его достоверность, создать макет опыта Фуко.
Научно-исследовательские работы по составлению компьютерных программ, позволяющие наглядно представить сложные физические процессы и применить результаты исследования на уроках – «Компьютерное представление движения тел в поле тяготения Земли».

Основные цели и задачи: исследовать движение тел воле тяготения Земли с учетом направления движения воздушных масс и составить программу, позволяющую представить траекторию движения тела в безветренную и ветреную погоду, а также с учетом восходящих потоков воздуха.

Моя цель: сформировать не только сумму знаний, а потребности и умения учащихся организовать свою деятельность по описанию окружающего мира языком физики.

Знания – лишь средства развития мышления. Ум развивается в исследовательской деятельности. Поэтому все, что стимулирует активную умственную деятельность, создает условия для нее (проблемные ситуации, увлеченность, интерес, сознание надобности изучаемого), самым прямым образом соответствует развитию мышления.

Пятнадцать раз мои ученики становились победителями и призерами научно-практических конференций и технических выставок, проводимых в рамках программы «Шаг в будущее», научно практических конференций, которые проводит «Сименс», а также «INTEL – Династия - Авангард».

В ходе исследовательской работы учащихся решаются задачи: расширение и углубление знаний по физике, овладение практическими навыками, воспитание самостоятельности и творчества.
И самое главное, ученик и учитель должны стать партнерами. Обе стороны заинтересованы в поиске ответа, что позволяет добиться наилучших результатов.

Надо создать доверительный психологический климат в классе: «Человек рожден для мышления и действия», «Человек сотворен, чтобы думать», тогда при этом каждый ученик будет защищен от отрицательных учительских эмоций и выдвижение любых идей, будет поощряться.

Литература.

• Л.В.Васильева, Т.В.Милованова. Исследовательская деятельность в лицее, Физика, 2008 № 4. 
• А.И.Савенков Психологические основы исследовательского подхода к обучению: Учебное пособие. – М. 2006. 
• М.В.Степанова Учебно-исследовательская деятельность школьников в профильном обучении. Издательство «Каро», С-П, 2009