Демонстраційний фізичний експеримент

Демонстраційний фізичний досвід.

6. Демонстраційний фізичний експеримент.

Література 4, с. 154 – 171; 12, с. 304 – 315; 9, с. 5 – 10; 3, с. 5 – 18.

1.Фізика – наука експериментальна. Оскільки між фізикою – наукою та фізикою – навчальним предметом існує тісний зв'язок, процес навчання фізики полягає у послідовному формуванні нових для учнів фізичних понять та теорій на основі небагатьох фундаментальних положень, що спираються на досвід. У результаті процесу знаходить відображення індуктивний характер встановлення основних фізичних закономірностей з урахуванням експерименту і дедуктивний характер виведення наслідків із встановлених в такий спосіб закономірностей з допомогою доступного учнів математичного апарату.

Навчальний експеримент виступає одночасно як метод навчання, джерело знань та засіб навчання.

Навчальний експеримент безпосередньо пов'язаний із науковим фізичним експериментом, під яким розуміють систему цілеспрямованого вивчення природи шляхом чітко спланованого відтворення фізичних явищ у лабораторних умовах з подальшим аналізом та узагальненням отриманих за допомогою приладів експериментальних даних. Від спостереження експеримент відрізняється активним втручанням у перебіг фізичних явищ з допомогою експериментальних засобів.

Науковий експеримент є основою навчального фізичного експерименту, якому він дає експериментальні засоби, методи дослідження та матеріал фактології. Але повної тотожності між ними немає. Головна відмінність полягає в тому, що науковий експеримент ставиться з метою дослідження природи та отримання нових знань про неї, а навчальний експеримент покликаний довести цізнання до учнів.

2.Шкільний фізичний експеримент можна класифікувати за різними ознаками: за дидактичною метою, за рівнем відповідності науковому експерименту, за ступенем складності, за характером навчальної діяльності учнів тощо. Структура навчального фізичного експерименту, відображаючи, загалом структуру наукового експерименту, включає новий елемент навчального характеру, пов'язані з діяльністю вчителя, що у ролі кваліфікованого керівника навчального фізичного експерименту. Він може впливати безпосередньо на засоби дослідження, або на учнів, які керуватимуть засобами дослідження.

У зв'язку з вищевикладеним навчальний експеримент ділиться на два види:демонстраційний та лабораторний.

Структура лабораторного експерименту

Лабораторний експеримент зручно класифікувати за організаційними ознаками, які найповніше відображають характер діяльності вчителя та учнів. Відповідно до цієї класифікації існує чотири види навчального лабораторного експерименту:

• фронтальні лабораторні роботи;
• практикуми;
• домашні спостереження та досліди;
• експериментальні завдання.

3.Демонстраційний експеримент як метод навчання належить до ілюстративних методів. Головна дійова особа у демонстраційному експерименті – вчитель, який не лише організовує навчальну роботу, а й проводить демонстрацію дослідів. Демонстраційний експеримент має суттєвий недолік - учні не працюють із приладами (хоча деякі з них можуть залучатися до підготовки демонстрацій).

Перелік обов'язкових демонстрацій із кожної теми шкільного курсу фізики є у програмі. До нього входять, в першу чергу досвіди, якіскладають експериментальну базу сучасної фізики, їх називають фундаментальними, це, насамперед, дослідження Галілея, Кавендіша, Штерна, Кулона, Ерстеда, Фарадея, Герца, Столетова та ін. Деякі з них можуть бути відтворені в шкільних умовах з достатньою достовірністю, інші ж вимагають складного та дорогого обладнання (досліди Лебедєва, Міллікена, Резерфорда), а тому можуть бути показані лише засобами кіно, телебачення, або промодельовані за допомогою комп'ютерної техніки.

Постановка цих дослідів має бути максимально чіткою, а пояснення - продуманим і відображати як фізичну суть експерименту, а й його місце у системі фізичної науки.

Для ілюстрації пояснень вчителя. Практика свідчить, що засвоєння навчального матеріалу значно підвищується, якщо пояснення вчителя супроводжується демонстрацією дослідів. Адже в ході демонстрації вчитель має можливість керувати пізнавальною діяльністю учнів, наголошувати на обставинах найважливіших для розуміння суті навчального матеріалу. Демонстрацій такого типу найбільше обов'язковому мінімумі, передбаченому програмою.

Для ілюстрації застосування вивчених фізичних явищ та теорій у техніці, технологіях та побуті. Демонстрація таких дослідів є необхідною не лише для ілюстрації зв'язків фізики з технікою, а й для підготовки учнів до життя в умовах сучасного суспільства. Ознайомлення з об'єктами техніко-технологічного характеру сприяє формуванню мотивації навчання фізики, дозволяє поглибити та систематизувати знання учнів про раніше вивчені фізичні явища.

Для збудження та активізації пізнавального інтересу до фізичних явищ та теорій. Ефективний демонстраційнийексперимент може бути своєрідним поштовхом до активної пізнавальної діяльності учнів, особливо, якщо він має проблемний характер. (Наприклад, демонстрація плавання сталевої голки на поверхні води створює проблемну ситуацію, яка може бути покладена основою вивчення властивостей поверхневого шару рідини).

Для перевірки припущень, висунутих учнями під час обговорення навчальних проблем.

4.Оскільки сучасна методика фізики пропонує велику кількість демонстрацій з кожної теми шкільного курсу фізики, перед учителем завжди постає проблема відбору дослідів при підготовці до кожного конкретного уроку. За наявності кількох варіантів дослідів слід відібрати ті, що:

• Найбільш повно відповідають темі та дидактичним цілям уроку;
• ефективно вписуються у логічну структуру уроку;
• найбільш виразно ілюструють явище чи фізичну теорію;
• можуть бути відтворені на найпростішому устаткуванні (але без втрати ефективності).

Інші методичні вимоги до організації демонстраційного експерименту такі:

Учнів потрібно готувати до сприйняття дослідів. Ідея досвіду, його хід та отримані результати мають бути зрозумілими учням. З цією метою вчитель повинен пояснити схему установки, всі її складові, звернути увагу на вимірювальні прилади або на ті елементи, на яких виявляється ефект, що спостерігається.

При можливості досліди потрібні ставити в кількох варіантах (особливо якщо це сприяє глибшому засвоєнню навчального матеріалу).

Кількість демонстрацій на уроці не повинна бути надто великою. Демонстраційний експеримент має сприяти вивченню навчального матеріалу та не відволікати від головного на уроці.

Якщодозволяє обладнання, демонстраційні досліди слід проводити із встановленням кількісних співвідношень (числа повинні бути попередньо підібраними та зручними для операції ними!).

Демонстраційну установку слід збирати перед учнями у процесі викладання навчального матеріалу. Лише за умови використання дуже складного обладнання установка може бути зібрана попередньо (з цієї причини не слід захоплюватися використанням готових стендів).

Установка має бути максимально надійною, а техніка демонстрування відпрацьованою.

У разі відмови установки слід знайти і швидко ліквідувати несправність, а досвід повторити, досягнувши позитивного результату. Якщо це зробити за цих обставин неможливо, необхідно пояснити учням причину відмови та обов'язково відтворити демонстрацію на наступному уроці.

Не слід замінювати демонстраційний експеримент, доступний для шкільних умов, показом відповідних кінофрагментів або комп'ютерним моделюванням.

Техніка демонстрування має задовольняти двом вимогам:

• метод демонстрування повинен максимально відповідати науковому та давати достовірні результати;
• у процесі демонстрування необхідно досягти максимальної видимості очікуваного і істотних складових елементів установки.

Ні сам учитель, ні його руки не повинні закривати прилади.

Окремі прилади або їх частини не повинні затінювати один одного. У зв'язку з цим прилади розносять не лише по горизонталі, а й по вертикалі, застосовуючи різні підставки та столики.

Прилади потрібно добре висвітлювати. Для цього застосовують спеціальні освітлювачі та екрани. Досліди зі світловими явищами, які слабко спостерігаються, проводять у темряві.

Якщо явища відбуваються у безбарвних тілах чи рідинах, їх роблять видимими однією з методів контрастування: підсвічуванням чи підфарбовуванням.

Якщо предмет обертається у горизонтальній площині, його мітять вертикальними відмітками на видимому боці, або ставлять нею вішки.

Явища, які у горизонтальній площині, демонструються учням з допомогою похилих дзеркал.

Якщо жоден із перерахованих засобів не дає результату, то потрібно користуватися тіньовим проектуванням на екран або використовувати телевізійну камеру.

---