Самостоятельная работа учащихся
по физике в средней школе

DjVu

      ПРЕДИСЛОВИЕ
      В книге рассматриваются дидактические принципы организации самостоятельной работы учащихся, методика руководства ею.
      Работа написана на основе проведенного авторами педагогического эксперимента и изучения опыта учителей школ Челябинской и Курганской областей. Результаты исследования и анализ передового опыта учителей школ позволяют сформулировать выводы об условиях, способствующих эффективности самостоятельной работы учащихся, наиболее рациональных способах ее организации.
      В книге большое внимание уделено формированию у учеников обобщенных познавательных умений и навыков, сравнительному анализу различных форм организации самостоятельной работы.
      Книга состоит из двух частей. В первой излагаются дидактические основы самостоятельной работы, методика руководства ею, во второй — на примере ряда конкретных тем курса физики раскрывается система работы учителя по организации самостоятельной работы учащихся, показываются различные способы сочетания ге с изложением материала учителя и коллективными формами работы учащихся на уроке.
      Авторы выражают чувство глубокой благодарности учителям физики школы № 31 г. Челябинска Н. С. Муравьевой и И. С. Казасовой, школы № 147 — Г. А. Гурьянову, школы № 9 г. Кургана — С. И. Юдицкой, Гляденской средней школы Курганской эбласти — Р. В. Захаровой за активное участие в проведении педагагогического эксперимента.
      Мы выражаем также благодарность зав. кабинетом физики ИГИУУ Р. Б. Ткачуку за рецензирование рукописи книги и высказанные при этом ценные рекомендации.
      Введение, часть I и параграфы 1, 4 части III написаны А. В. Усовой; часть II и § 2 и 3 части III — А. В. Усовой совместно : 3. А. Вологодской.
      Книга написана под общей редакцией чл.-корр. АПН СССР В. Усовой.
     
      Часть I
      ДИДАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ УЧАЩИХСЯ
     
      ГЛАBA 1.
      ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ УЧАЩИХСЯ ПО ФИЗИКЕ, МЕТОДИКА РУКОВОДСТВА ЕЮ
     
      § 1. Понятие самостоятельной работы в дидактике
     
      Понятие самостоятельной работы в настоящее время занимает важное место в системе дидактических понятий, поэтому необходимо определить, к какой категории дидактических понятий оно относится, каково его содержание. Однако дидакты и методисты еще не пришли к единому мнению по этим вопросам. Одни из них считают самостоятельную работу формой организации учебных занятий, другие относят ее к методам обучения. Имеется и такая группа педагогов и методистов, которые рассматривают самостоятельные работы как виды учебной деятельности учащихся, не относя их ни к формам организации учебных занятий, ник методам обучения.
      Мы рассматриваем самостоятельные работы учащихся как методы обучения, посредством которых достигается приобретение учащимися знаний, умений и навыков, а также решение воспитательных задач (воспитание активности, самостоятельности, настойчивости, воли и т. д.).
      Анализ литературы показывает, что отсутствует также и единое определение самостоятельной работы, раскрывающее ее сущность, ее основные признаки. Различные авторы в определении самостоятельной работы выделяют различные признаки. Так, например, Б. П. Есипов определяет самостоятельную работу как работу, «которая выполняется без непосредственного участия учителя, но по его заданию в специально предоставленное для этого вре-мц; при этом учащиеся сознательно стремятся достигнуть поставленной цели, употребляя свои усилия и выражая в той или иной форме результат умственных или физических (или тех и других вместе) действий».
      М. Н. Скаткин подвергает критике это определение, отмечая, что «оно указывает лишь внешние признаки самостоятельной работы и не включает каких-то более важных существенных внутренних признаков, связанных с характером самой познавательной деятельности учащихся». Однако сам М. Н. Скаткин воздерживается цавать какое-либо определение.
      Мы понимаем под самостоятельной работой учащихся такую работу, которая выполняется учащимися по заданию и под контролем учителя, но без непосредственного его участия в ней, в специально предоставленное для этого время. При этом учащиеся стремятся достигнуть поставленной цели, употребляя яои умственные усилия и выражая в той или иной форме (устный тгвет, графическое построение, описание опытов, расчеты и т. д.) кзультат умственных и физических действий.
      Самостоятельная работа предполагает активные умственные действия учащихся, связанные с поисками наиболее рациональных способов выполнения предложенных учителем заданий, с анализом результатов работы.
      Конечно, механическое выполнение тех или иных операций; бездумное списывание текста с доски не является в полном смысле самостоятельной работой. Однако надо различать разные уровни самостоятельности, а также иметь в виду; относительность самих уровней. То, что выполняет ученик VIII или IX класса, не думая, не напрягая мысли, ученик I класса делает с трудом, затрачивая при этом значитесь-ное умственное усилие. Например, ученик V—VI классов, овладевший техникой письма и беглого чтения, не думает над тем, как написать ту или иную букву или знакомое слово. Он выполняет эти 1 действия автоматически. Без труда он также читает отдельные слова в фразе. И никто не считает такую деятельность ученика V—VI -классе самостоятельной.
      Но когда ученику, только что пришедшему в школу, после показа приемов написания отдельных букв учитель предлагает написать их у себя в тетради самостоятельно, нас не удивляет употребление этого слова. Здесь оно уместно. Чтобы написать первую палочку или первый кружочек, ученик должен подумать, как взять ручку или карандаш, с чего начать, куда вести линию — вниз или вверх, влево или вправо. Он должен вспомнить, из каких элементов складывается написание буквы, в какой последовательности их выполнять.
      Для, ученика, усвоившего условные обозначения схем электрических цепей, хорошо понимающего их смысл, научившегося свободно их читать и вычерчивать, не будет в полном смысле слова самостоятельной работой перенесение схемы с доски в тетрадь. Но если тот же самый ученик впервые встречается с условными обозначениями электрических цепей, чтение и перенесение схемы, вычерченной учителем на доске, в свою тетрадь потребует от него уже определенных умственных усилий. Если эта работа выполняется учеником механически, неизбежны ошибки даже при вычерчивании самых простых схем. Например, в простейшей схеме электрической цепи, состоящей из источника тока, лампы, ключа и подводящих проводников, ученики IV и V классов допускают ошибки, представленные на рисунке 1, а, б. Ученики, сознательно переносящие схему с доски в тетрадь, вычерчивают ее так, как это показано на рисунке.
      При первичном перенесении с доски в тетрадь схемы с параллельным соединением потребителей электрической энергии, подобной той, которая изображена на рисунке 2, а, многие ученики VII класса допускают ошибки, показанные на рисунке.
      Так что перечерчивание с доски таких схем при первоначальном с ними знакомстве требует от учащихся определенного умственного напряжения и может рассматриваться как элемент самостоятельной работы. На этом этапе, прежде чем перечертить схему доски в тетрадь, ученик должен расчленить ее, проанализировать: иределить все элементы цепн и для себя объяснить способ их соединения. Позднее перечерчивание подобных схем уже не будет самостотельной работой, оно будет выполняться автоматически. Ученик, механически выполняющий операции, не производит анализа, запоминает: «в схеме две лампы и два ключа», а как они соеди-ы между собой — на это внимания не обращает.
      Таким образом, понятия «самостоятельность» и «уровни самостоятельности» являются относительными, и это нельзя не учитывать при решении вопроса об отнесении того или иного вида работы учащихся к самостоятельной работе. При этом непременно нужно учитывать и весь предшествующий опыт учащихся, уровень предшествующей подготовки.
      Чем шире круг знаний учащихся, тем богаче их практический опыт, тем более высокий уровень самостоятельности они могут проявить в работе, тем более сложные задания для самостоятельноого выполнения им может предложить учитель.
     
      § 2. Виды самостоятельной работы учащихся по физике
     
      В процессе обучения физике применяются различные виды самоостоятельной работы учащихся, с помощью которых они самостоятельно приобретают знания, умения и навыки. Все виды самодельной работы, применяемые в учебном процессе, можно классифицировать по различным признакам: по дидактической цели, по характеру учебной деятельности учащихся, по содержанию, по степени самостоятельности и элементу творчества учащихся и т. д.
      Все виды самостоятельной работы по дидактической цели можно подразделить на пять групп: 1) приобретение новых ; знаний, овладение умением самостоятельно приобретать знания; 2) закрепление и уточнение знаний; 3) выработка умения применять знания в решении учебных и практических задач; 4) формирование умений и навыков практического характера; 5) формирование умениЙ творческого характера, умения применять знания в усложненной ситуации.
      Каждая из перечисленных Трупп включает в себя несколько ; видов самостоятельной работы, поскольку решение одной и той же дидактической задачи может осуществляться различными способами. Указанные группы тесно связаны между собой. Эта связь обусловлена тем, что одни и те же виды работ могут быть использованы для решения различных дидактических задач. Например, : с помощью экспериментальных, практических работ достигается не только приобретение умений и навыков (в этом их основная задача), но также приобретение новых знаний и выработка умения применять ранее полученные знания.
      Взаимосвязь между различными видами самостоятельной работы на уроках физики представлена схемой 1.
      Рассмотрим содержание работ при классификации по основной 1 дидактической цели.
      1. Приобретение новых знаний и овладение умениями самостоятельно приобретать знания осуществляется на основе работы с учебником, выполнения наблюдений и опытов, работ аналитиковычислительного характера (анализ формул, установление характера функциональной зависимости между величинами, определение единиц измерения величин на основе анализа формул, установление соотношения между единицами измерения физических величин и т. д. и т. п.).
      2. Закрепление и уточнение знаний достигается с помощью специальной системы упражнений по уточнению признаков понятий, их отграничению, отделению существенных признаков от несущественных; по сравнению и сопоставлению изучаемых свойств тел и явлений и т. д.
      3. Выработка умения применять знания на практике осуществляется с помощью решения задач различного вида (качественных, вычислительных, графических, экспериментальных, задач-рисунков), решения задач в общем виде, выполнения проекты о-конструкторских и технических работ (объяснение устройства и принципа действия приборов по схеме электрической цепи; обнаружение и устранение неисправностей в приборе; внесение изменений в конструкцию прибора; разработка новой конструкции прибора), экспериментальных работ и т. д.
      4. Формирование умений практического характера достигается с помощью разнообразных работ, таких, как изучение шкал измерительных приборов (определение назначения и цены деления шкалы прибора, определение верхнего и нижнего пределов измерения прибора), непосредственное измерение величин, определение величии косвенными методами, вычерчивание и чтение схем приборов и электрических цепей, сборка приборов из готовых деталей, изготовление приборов по готовой схеме и чертежам, градуирование шкал приборов, сборка электрических цепей и т. д.
      5. Формирование умений творческого характера достигается при написании сочинений, рефератов; при подготовке докладов, заданий по конструированию и моделированию, работ с элементами исследования; при поиске новых способов решения задач, новых вариантов опытов; при самостоятельной разработке методики постановки опыта и т. п.
      Классифицируя самостоятельные работы по основному виду и способу деятельности учащихся, мы подразделяем их на следующие семь групп: 1) работа с учебником и дополнительной (учебной и научно-популярной) литературой; 2) экспериментальные и практические работы; 3) аналитико-вычислительные; 4) графические; 5) проектно-конструкторские; 6) работы по классификации и систематизации; 7) применение знаний для объяснения или предсказания явлений и свойств тел.
      Проведенное исследование показало, что наибольший процент самостоятельных работ приходится на применение знаний для объяснения явлений и свойств тел (26,3% от общего количества работ по курсу) и работы аналитико-вычислительного характера (24,4%), третье место занимают экспериментально-практические работы, четвертое — самостоятельная работа с учебником, пятое — графические работы, шестое — проектно-конструкторские, седьмое — задания по классификации и систематизации.
      Работы творческого характера при данной классификации в самостоятельную группу не выделены, так как они вошли в число экспериментальных, графических и аналитико-вычислительных работ.
      К экспериментально-практическим работам отнесены все виды работ, связанные с выполнением наблюдений, опытов и изучением устройства приборов по моделям и натуральным образцам.
      К проектно-конструкторским отнесены виды работ, связанные с конструированием, проектированием, моделированием. Сюда же включены работы по изучению устройства приборов по схемам и чертежам, по выявлению и устранению неисправностей в приборах, по внесению изменений в конструкцию приборов.
      К графическим отнесены работы, связанные с анализом и построением графиков, работы со схемами, чертежами, рисунками.
      К аналитико-шчислительным отнесены не только задачи с конкретными числовыми данными, но и задачи, решение которых может быть осуществлено лишь в общем виде; в эту группу включены также задания, в которые входит анализ формул или вывод формул, выражающих связь между физическими величинами. Иными словами, в группу аналитико-вычислительпых работ отнесены все работы, основное содержание которых обставляет анализ физических ситуаций, выполнение расчетов и операций с формулами.
      Разнообразие всех видов самостоятельной работы по физике представлено в таблице I, где они сгруппированы по основной дидактической цели.
      Как видно из приведенной таблицы, в процессе обучения физике возможна организация более 30 видов самостоятельных работ. Однако на практике используютдалеко не все виды. Чаще всего на уроках выполняют решение задач, наблюдения и опыты. Еще сравнительно редко организуется самостоятельная работа с учебником при изучении нового материала, работа по моделированию и конструированию, моделированию опытов. Очень редко предлагаются задания по классификации изучаемых объектов.
      Следует отметить тесную взаимосвязь работ групп Б и В, так как применение знаний неразрывно связано с овладением умениями и навыками. Это легко показать хотя бы на примере решения физических задач, которое осуществляется с целью уточнения и углубления знаний, закрепления знаний и выработки умения применять знания на Практике. Разделить эти три стороны единого процесса невозможно. Их можно выделить, абстрагировать только теоретически. Это относится также к таким видам работы, как наблюдение и эксперимент. В процессе их выполнения учащиеся также уточняют имеющиеся у них знания, приобретают новые и совершенствуют ранее полученные умения практического характера (например, измерительные умения, умения обращения с различного рода приборами). В свою очередь, при выполнении некоторых практических работ осуществляется и приобретение новых знаний (например, о новых способах измерения физических величин), и закрепление ранее полученных знаний, и применение ранее полученных знаний к поискам решения поставленных учителем познавательных задач.
      Выделение в самостоятельную группу работ творческого характера (группа Г) также в значительной мере является условным, потому что элемент творчества может быть привнесен в работы других групп, в частности в работы группы А. С этой точки зрения деление самостоятельных работ на указанные четыре группы, как это сделано в таблице 1, является несколько условным. Тем не менее оно необходимо, так как позволяет объективно оценить систему самостоятельных работ с точки зрения ее соответствия решению разнообразных дидактических задач, удовлетворения требованию формирования у учеников умений и навыков познавательного и практического характера. Такое сопоставление применяемой учителем совокупности самостоятельных работ с моделью системы позволяет ему своевременно вносить коррективы в учебный процесс.
      Наряду с рассмотренными выше способами классификации мы предлагаем классификацию по роли самостоятельных работ в формировании понятий. Если положить в основу классификации этот признак, то все самостоятельные работы можно подразделить на шесть групп, представленных в таблице 2.
      В таблице приведены данные анализа сборников задач и упражнений в учебниках физики для VI—VIII классов. Этот анализ показывает, что в школьной практике недооценивается значение работ, содержание которых заключается в выявлении (вычленении) существенных признаков понятий, в варьировании несущественными признаками и классификации понятий. Недооценка указанных работ, как показали специально проведенные исследования психологов и дидактов, оказывает отрицательное влияние на качество усвоения учащимися понятий. Поэтому мы внесли коррективы в систему самостоятельных работ: в ней был увеличен «удельный вес» указанных видов работ.
      Поясним на конкретных примерах содержание каждой из указанных видов работ.
     
      1. Первичное знакомство с понятием может’ осуществлять с помощью ряда самостоятельных работ. Это может, быть раббта с учебником; наблюдение явления, понятие о котором формируется; эксперимент и другие виды работ, при выполнении которых учащиеся впервые встречаются с термином, обозначающим понятие. Примером такой работы является наблюдение за кипением по указаниям в учебнике1 (лабораторная работа № 12).
      Первичное знакомство с некоторыми понятиями может осуществляться на основе самостоятельной работы с учебником в сочетании с раздаточным материалом. Так, например, учащиеся в ряде школ получают понятие об электрической лампе накаливания и о плавких предохранителях (с. 62, 63 данного пособия).
     
      2. Выявление существенных признаков понятия представляет второй этап в формировании понятий. Поэтому и самостоятельные работы этого вида предлагаются тотчас же после первичного знакомства с объектами, понятие о которых формируется. Так, например, после первичного знакомства с лампой накаливания по рисунку учебника и на основе наблюдения за «работой» лампы учитель может предложить детям выявить, что общего в устройстве и принципе действия ламп накаливания различного вида. В результате сравнения, сопоставления имеющихся на рабочем столе ламп различного вида ученики выделяют их общее, существенное, без чего лампа не может выполнять свои функции — излучать яркий свет.
      Аналогично на основе наблюдения за различными видами пружинных динамометров, их сравнения и сопоставления учащиеся выявляют существенно общее для всех видов пружинных динамометров — наличие у них проградуированной пружины. Это и есть их существенный признак.
      Вторым видом работ, целью которых является выявление существенных признаков понятия, служат эксперимент, опыты учащихся. Так, например, на основе фронтальных опытов учащиеся выявляют существенный признак наэлектризованных тел. Таким признаком является особый характер их взаимодействия друг с другом и с легкими предметами: все наэлектризованные тела притягивают легкие предметы.
     
      3. Работы, основная цель которых — уточнение признаков нового понятия, отграничение его от других (ранее сформированных) понятий. Уточнению признаков понятий способствует выполнение работ следующего вида:
      а) решение задач практического характера, например: определить середину стеклянной трубки, не измеряя ее длины. В процессе решения этой задачи уточняются признаки понятия «центр тяжести тела»;
      б) решение задач-вопросов, например: почему вода в открытом стакане, стоящем в комнате, всегда бывает холоднее комнатного воздуха? Решение подобных задач требует от учащихся не формального перечисления признаков понятия, а их применения для объяснения явления. При этом и происходит уточнение признаков понятия. В процессе ответа на сформулированный выше вопрос ученик должен раскрыть сущность испарения (вырывание с поверхности жидкости молекул, энергия которых достаточна для совершения работы по преодолению сил взаимодействия с молекулами поверхностного слоя жидкости). А отсюда последует и само объяснение явления (охлаждение жидкости при испарении).
      Если признаки понятия не усвоены или усвоены неверно, объяснение вопроса или решение задачи вызовет затруднения и ученик должен будет снова просмотреть соответствующие параграфы учебника (или записи в тетради) и после этого повторно вернуться к поискам ответа на поставленный вопрос или к решению задачи;
      в) решение тренировочных задач с целью уточнения единиц измерения величин относится к особой группе самостоятельных работ, имеющих важное значение на начальном этапе формирования понятий о единицах измерения величин (до оперирования ими в решении сложных физических задач). Примерами таких задач являются следующие:
      1) Амперметр, включенный последовательно с лампой, показывает 0,5 А. Сколько кулонов электричества проходит через спираль в течение 1 с?
      2) Напряжение на участке цепи 220 В. Какая работа совершается на этом участке при прохождении по нему заряда 1 Кл?
      Поиск ответа на поставленные вопросы побуждает ученика вспомнить определения единиц измерения «ампер» и «вольт», их связь с единицами измерения других величин. Ответ на поставленные вопросы может быть дан, если эти определения усвоены и находятся в «хранилище» логической памяти. Опираясь лишь на механическую память, ученик может вспомнить формальнее определение понятия, но к решению задачи оно его не приведет, так как логические связи этого понятия с другими им не усвоены.
      Варьирование несущественными признаками понятий обеспечивает правильное и прочное усвоение учащимися существенных признаков понятий, учит их легко находить данное понятие в любой ситуации по его существенным признакам. Варьирование несущественными признаками особенно эффективно осуществляется с помощью решения графических задач. Примером может служить задача с изображением силы давления, действующей в различных направлениях, как показано на рисунке 3. Здесь несущественным признаком является ориентация в пространстве поверхности, на которую производится давление, существенный признак — перпендикулярность направления действия силы к этой поверхности.
      Многочисленны задачи по геометрической оптике, с помощью которых достигается усвоение основного признака углов падения и отражения. В этих задачах варьируются положение в пространстве отражающей плоскости и направление падающего луча (рис. 4). Вначале учащимся предлагают построить угол падения, а затем, когда это понятие будет безошибочно усвоено, по углу падения определить направление отраженного луча.
      Для дифференцировки понятий используются следующие виды самостоятельных работ:
      а) сравнение и сопоставление, их можно осуществлять с помощью таблиц: в одном столбце записывать признаки одного понятия, в другом — признаки другого. Так, например, осуществляется, дифференцировка понятий «кипение» и «испарение», «давление» и «сила давления», которые очень часто путают учащиеся;
      б) применение метода выборочних ответов, при котором ученик из предлагаемого перечня признаков понятий должен выделить признаки указанного понятия.
      Примером подобной работы может быть следующая:
      Внимательно прочитайте вопросы и варианты ответов к ним. Выберите варианты ответов, которые считаете верными. Результаты работы запишите на карточке шифром, указав в ней номер вопроса римской цифрой, а соответствующий ему вариант ответа — арабской, например: I — 2; II — 4; III —1; IV — 3 и т. д.
      Вопросы
      I. Какие из перечисленных тел обладают только потенциальной энергией?
      II. Какие из перечисленных тел обладают.только кинетической энергией?
      III. Какие из перечисленных тел обладают одновременно и потенциальной, и кинетической энергией?
      IV. В каком из приведенных случаев происходит превращение потенциальной энергии в кинетическую?
      Варианты ответов
      1. Деформированная пружина.
      2. Летящий самолет.
      3. Лежащий на краю пропасти камень.
      4. Движущийся по горизонтальному участку шоссе автомобиль.
      5. Падающий поток воды.
      6. Лежащий на футбольном поле мяч.
      С помощью такой работы происходит отдифференцировка понятия «кинетическая энергия» от понятия «потенциальная энергия»;
      в) решение вычислительных зрдач. Так, например, понятия «давление» и «сила давления» сравнительно легко отграничиваются учащимися в результате решения специально подобранной группы задач на определение давления по силе давления и площади опоры и обратных задач — на определение снлы давления по давлению и площади опоры.
      С помощью задач осуществляется и дифферен пиров ка таких понятий, как «температура» и «количество теплоты», которые учащиеся часто путают на первом этапе усвоения этих понятий.
      Иногда для уточнения понятий целесообразно использовать прием, получивший название «применение контробраза». Этот прием помогает учащимся более отчетливо осознать допускаемые ими ошибки в определениях понятий. Так, очень часто в определениях, которые дают учащиеся, отсутствуют некоторые из видовых отличий, хотя они и фиксируются сознанием учащегося. Например, на вопрос учителя: «Что представляет собой траектория прямолинейного движения?» — ученик отвечает: «Траектория прямолинейного движения — линия, по которой движется тело». Он не сказал, что это прямая линия. Однако, когда учитель предложил ему изобразить на доске траекторию этого вида движения, выяснилось, что у него имелось правильное представление: траекторию прямолинейного движения он представил как прямую линию. Но этот существенный признак не был отражен в определении.
     
      4. Работы, основной целью выполнения которых является конкретизация понятий, расширение их объема (сбор коллекционного материала, выполнение заданий типа «пронаблюдать и привести примеры», работа с раздаточным материалом).
      Конкретизация понятий в VI—VIII классах в основном достигается с помощью самостоятельных работ четырех видов:
      а) наблюдение за предметами и явлениями, понятие о которых формируется, в окружающей жизни,
      б) чтение научно-популярной литературы с целью расширения круга знаний о проявлениях и применениях изучаемых свойств тел и явлений в технике, на производстве, в повседневной жизни;
      в) работа со справочными таблицами с целью конкретизации значения величин1 в природе и технике, например значения длин, временных интервалов, массы, скорости и т. д.
      Наряду с обычными справочными таблицами в данном случае особенно полезны таблицы, в которых значения величин откладываются по числовой оси. Такие таблицы очень удачно использует в своей «Популярной физике» Орир Джей;
      См.: Орир Дж. Популярная физика. Пер. с англ. М., 1966, табл. 1, 2, 3, с. 20—22.
      г) работа с раздаточным материалом и коллекциями позволяет конкретизировать представление о разнообразных проявлениях изучаемого понятия. Например, при формировании понятия «металлы» работа с коллекцией металлов позволяет учащимся убедиться в разнообразии и вместе с тем в единстве их свойств (различные металлы отличаются по цвету, плотности, но все они имеют характерный металлический блеск, хорошо проводят тепло и электрический ток).
      Работая с коллекцией теплоизоляционных материалов, учащиеся получают представление о разнообразии естественных и искусственных тецлоизоляторов, обращают внимание на то, что все они, несмотря на внешнее различие (цвет, форма), имеют пористое строение. Если работа еще сопровождается постановкой опытов, то они убеждаются, что, чем пористее материал, тем выше его теплоизоляционные свойства.
     
      5. Работы, основная задача которых заключается в выработке у учащихся умения правильно соотносить данное понятие с другими понятиями. К этой группе относятся прежде всего задания по классификации и систематизации понятий.
      Классификация и систематизация имеют чрезвычайно важное значение в формировании системы научных понятий. Классификация составляет основу всякого научного познания. Выполняя задания по классификации и систематизации понятий, учащиеся овладевают умением правильно соотносить понятия друг с другом.
      Задания по классификации и систематизации целесообразно предлагать начиная с формирования первых понятий. Так, одним из первых понятий, которые формируются у учащихся в курсе физики VI класса, является понятие о физическом теле. И уже здесь желательно дать учащимся задание — классифицировать (группировать) тела по различным признакам: по объему, форме, цвету поверхности и т. д. Для этого в кабинете физики надо иметь наборы тел различной формы (шары, цилиндры, бруски одинакового и различного объема). Выдав учащимся тела, отличающиеся по форме, размерам и цвету, предлагают сгруппировать их по определенным признакам, которые они считают наиболее важными. Учащиеся в этом случае, как правило, группируют тела по форме: бруски с брусками, шары с шарами, цилиндры с цилиндрами и т. д. Видимо, в данном случае наиболее важным признаком для детей оказывается форма тела. Потом полезно дать учащимся тела, имеющие одинаковую форму, но различные размеры (шары, цилиндры или бруски). Такие тела они группируют по размерам: маленькие шары с маленькими, большие с большими и т. д.
      При формировании понятия о веществе.можно выдать учащимся тела одной и той же формы и одинакового размера (например, цилиндры из набора для опытов по калориметрии) и предложить сгруппироеать эти тела и указать, чем они отличаются друг от друга. Учащиеся группируют тела по веществу, из которого они состоят: тела из латуни — в одну группу, тела из алюминия — в другую и т. д. Позднее подобным образом следует осуществлять классификацию свойств тел, явлений, веществ н полей, приборов и других объектов, понятия о которых формируются у учащихся.
      Уже в VI классе надо предлагать учащимся выражать результаты классификации с помощью схем и таблиц. Так, например, в VII классе учащиеся представляют в виде схемы классификацию состояний вещества и тепловых двигателей (см. схемы 2 и 3).
      Выполнение заданий по классификации и отражение результатов ее в наглядной форме, как показали исследования, намного повышают прочность знаний учащихся, способствуют их систематизации и обобщению.
     
      6. Работы, основная цель которых — формирование у учащихся умения применять понятия в решении задач творческого характера. Выполняя такие работы, ученики учатся оперировать данным понятием в комплексе с другими понятиями. В этой группе особенно ценны те работы, при выполнении которых устанавливаются не только внутрисистемные, но и межсистемные связи. Примером заданий такого вида являются задания по изучению связи биологических и физических явлений, например задание по изучению влияния длины светового дня на рост и развитие растений, задание по изучению влияния предпосевной обработки семян в электрическом поле на всхожесть семян и урожай растений.
      Для формирования понятий особенно важное значение имеют творческие самостоятельные работы следующего вида:
      а) Решение задач с неполными данными, например: «Определить плотность вещества, из которого изготовлен брусок, если он погружается в воду на 1/2 своего объема».
      Чтобы решить эту задачу, ученик должен творчески применить знание условий плавания тел и архимедовой силы. Ученики привыкли решать подобные задачи с конкретными числовыми данными, подставляя их в готовую формулу. Здесь конкретных числовых данных нет. Сначала их отсутствие вызывает у некоторых учащихся чувство растерянности. Но вот они графически изобразили действующие на брусок силы (рис. 5), вспомнили условие плавания тел и выразили его аналитически: (...)
     
      Учащиеся, с которыми не ведется целенаправленная систематическая работа по формированию у них умения грамотно давать Краткую запись условия задачи, не доводят ее до логического конца. Они не находят отношения длины новой спирали к длине старой, так как не умеют выразить его математически.
      б) Решение задач-вопросов вида: «Что произойдет, если...?» или «Что необходимо сделать для того, чтобы... (изменился процесс определенным образом, изменились свойства тел, условия работы : прибора и т. д.)?»
      Это задачи, решение которых требует не только логических рассуждений, но иногда и графического способа их выражения. Вопрос задачи знакомит ученика с возможностью проявления про’ цесса, явления в новых, необычных условиях, а ему надо предсказать, как оно будет проявляться (протекать) в новых условиях, или указать, что нужно сделать, чтобы изменить протекание явления в нужном направлении.
      Чтобы ответить на подобный вопрос, ученик должен: 1) хорошо представлять связь данного явления (свойства) с другими явлениями; 2) знать закономерности его протекания (а это и характеризует в определенной мере уровень усвоения понятий). Опираясь на эти знания, он может предсказать ход явления или сказать, что нужно сделать, чтоб» изменить его в нужном направлении.
      К рассматриваемому виду самостоятельной работы относятся задачи, в которых нужно изменить конструкцию прибора в соответствии с заданными условиями.
      К работам творческого характера, способствующим формированию понятий, относятся также такие виды самостоятельной работы, как эксперимент с элементами исследования, конструирование и моделирование, написание сочинений, подготовка докладов и сообщений.
      В определенной мере формированию понятий способствует выполнение заданий по разработке нового варианта опыта или методики постановки опыта, цель которого сформулирована учителем. Разработка методики постановки опыта является составной частью экспериментальных заданий с элементами исследования, но она может предлагаться и как самостоятельная задача. В этом случае постановка опыта только моделируется (проектируется), сам же опыт не выполняется.
      Для формирования понятия имеет важное значение сам процесс моделирования, так как именно в этом процессе выступают в сложной взаимосвязи понятия с их существенными признаками, которыми можно оперировать. Благодаря применению понятий в сложных взаимосвязях они становятся гибкими и подвижными, наполняются новым содержанием и конкретизируются.
      Примерами таких заданий, в которых учащимся необходимо разработать методику осуществле»ия эксперимента, являются следующие:
      1. Разработать методику постановки опыта, который доказывал бы зависимость выталкивающей силы от объема вытесняемой телом жидкости.
      2. Выяснить, как изменяются размер изображения предмета и его расстояние от линзы с увеличением расстояния предмета от линзы.
      3. Разработать методику постановки опыта, который позволил бы выяснить, как изменяется сопротивление проводника с повышением температуры.
      Первое из приведенных заданий можно предлагать после того, как на основе опытов введено понятие о выталкивающей силе и показан способ ее измерения (по разности показаний динамометра при условии, когда подвешенное к нему тело находится в воздухе и когда оно погружено в жидкость). Чтобы определить характер зависимости выталкивающей силы от объема жидкости, вытесненной телом, ученик должен исключить влияние всех других факторов (веса тела, плотности жидкости). Иными словами, он должен придумать способ изменения объема вытесненной телом жидкости при постоянном весе тела и плотности жидкости. Не сразу учащиеся находят нужный способ постановки опыта, но все же находят и говорят, что нужно проследить, как изменяются показания динамометра при увеличении объема погруженной в жидкость части тела. Динамометр показывает разность веса тела и выталкивающей силы. Чем больше выталкивающая сила, тем будут меньше показания динамометра. Далее остается только осуществить идею опыта.
      При выполнении этого задания уточняется понятие выталкивающей силы, отрабатывается способ ее измерения и выясняется прямо пропорциональная зависимость этой силы от плотности и объема вытесненной телом жидкости.
      При выполнении второго из приведенных выше заданий отрабатываются понятия «главный фокус линзы», «двойное фокусное расстояние»; исследуется зависимость увеличения линзы (Г) н расстояния изображения от линзы (f) от расстояния предмета до линзы (d) при данном фокусном расстоянии (F).
      Чтобы установить зависимость сопротивления проводника от температуры, ученик должен вспомнить о зависимости сопротивления от длияы и поперечного сечения проводника, найти способ изменения температуры проводника при условиях, позволяющих определять напряжениена концах проводника и силу тока, проходящего по нему. Так как задание предлагается после некоторой тренировки в решении задач иа закон Ома, учащиеся быстро приходят к выводу, что об изменении сопротивления можно судить по изменению значения отношения напряжения на проводнике к силе
      тока в нем в холодном и горячем состоянии (U/I) если значение этого отношения увеличивается, то сопротивление проводника с повышением температуры также увеличивается.
      Наибольшую трудность вызывает практическое осуществление способа изменения температуры проводника, которая заключается в том, что нагревание проводника должно быть значительным, в противном случае заметного изменения температуры не происходит. Хороший результат получается с лампой от карманного фонаря на 3,5 В при изменении напряжения на ней от 0,5 В, когда волосок находится в ненагретом состоянии, до напряжения 3,5 В, когда он нагрет до достаточно высокой температуры. Разница в сопротивлении при этом оказывается порядка 4 Ом.
      Из установления факта зависимости сопротивления проводника от температуры логично следует вопрос: вследствие чего изменяется сопротивление? Вследствие ли изменения структуры вещества, из которого изготовлен проводник, или вследствие изменения его линейных размеров (длины н площади поперечного сечения), или за счет того и другого? Полезно предложить учащимся самим ответить на этот вопрос, высказать свои предположения.
      У учеников, особенно интересующихся физикой, в связи с установлением факта изменения сопротивления проводника с изменением температуры возникают самые разнообразные вопросы, на которые они должны (в меру возможного) получить ответы.
      Качество усвоения учащимися системы научных понятий определяется в конечном итоге тремя факторами:
      а) глубиной раскрытия их содержания учителем;
      б) используемыми при этом методами и методическими приемами;
      в) организуемой учителем системы самостоятельных работ учащихся, направленных на выявление существенных признаков понятий, дифференцировку понятий, выработку умения правильна соотносить их друг с другом и применять к решению различного рода задач.
      Применение рассмотренной системы самостоятельных работ, как показали специально проведенные исследования, способствует повышению качества усвоения учащимися научных понятий.
     
      § 3. Дидактические принципы построения системы самостоятельных работ учащихся и руководство ею
     
      На уроках физики, как и на уроках по другим предметам, с помощью различных самостоятельных работ учащиеся могут приобретать знания, умения и навыки. Все эти работы только тогда дают положительные результаты, когда они определенным образом организованы, т. е. представляют систему.
      . Под системой самостоятельных работ мы понимаем прежде всего совокупность взаимосвязанных, взаимообусловливающих друг друга, логически вытекающих один из другого и подчиненных общим задачам видов работ.
      Всякая система должна удовлетворять определенным требованиям или принципам. В противном случае это будет не система, а случайный набор фактов, объектов, предметов или явлений.
      При построении системы самостоятельных работ в качестве основных дидактических требований нами выдвинуты следующие:
      1. Система самостоятельных работ должна способствовать решению основных дидактических задач — приобретению учащимися глубоких и прочных знаний, развитию у них познавательных способностей, формированию умения самостоятельно приобретать, расширять и углублять знания, применять их на практике.
      2. Система должна удовлетворять основным принципам дидактики, и прежде всего принципам доступности и систематичности, связи теории с практикой, сознательности и творческой активности, принципу обучения на. высоком научном уровне.
      3. Входящие в систему работы должны быть разнообразны по учебной цели и содержанию, чтобы обеспечить формирование у учащихся разнообразных умений и навыков.
      4. Последовательность выполнения домашних и классных самостоятельных работ должна быть такова, чтобы выполнение одних работ логически вытекало из предыдущих и готовило почву для выполнения последующих. В этом случае между отдельными работами обеспечиваются не только «ближние», но и «дальние» связи. Успех решения этой задачи зависит не только от педагогического мастерства учителя, но и от того, как он понимает значение и место каждой отдельной работы в системе работ, в развитии познавательных способностей учащихся, их мышления и других качеств.
      Разработка системы самостоятельных работ является необходимым условием и необходимой предпосылкой для систематической, целенаправленной организации самостоятельной работы учащихся. Однако одна система не определяет успеха работы учителя по формированию у учеников знаний, умений и навыков. Для этого нужно еще знать основные принципы, руководствуясь которыми можно обеспечить эффективность самостоятельных работ, а также методику руководства отдельными видами самостоятельных работ.
      Опыт работы учителей школ и специальные исследования показывают, что эффективность самостоятельной работы достигается, если она является одним из составных, органических элементов учебного процесса, и для нее предусматривается специальное время на каждом уроке, если она проводится планомерно и систематически, а не случайно и эпизодически. Только при этом условии у учащихся вырабатываются устойчивые умения и навыки в выполнении различных видов самостоятельной работы и наращиваются темпы в ее выполнении.
      При отборе видов самостоятельной работы, при определении ее объема и содержания следует руководствоваться, как и во всем процессе обучения, основными принципами советской дидактики. Наиболее важное значение в этом деле имеют принцип доступности и систематичности, связь теории с практикой, принцип постепенности в нарастании трудностей, принцип творческой активности, а также принцип дифференцированного подхода к учащимся.
      Применение этих принципов к руководству самостоятельной работой имеет следующие особенности:
      1. Самостоятельная работа должна носить целенаправленный характер. Это достигается четкой формулировкой цели работы. Задача учителя заключается в том*, чтобы найти такую формулировку задания, которая вызывала бы у школьников интерес к работе и стремление выполнить ее как можно лучше. Учащиеся должны ясно представлять, в чем заключается их задача и каким образом будет проверяться ее выполнение. Это придает работе учащихся осмысленный, целенаправленный характер и способствует более успешному ее выполнению.
      Недооценка указанного требования приводит к тому, что учащиеся, не поняв цели работы, делают не то, что нужно, или вынуждены в процессе ее выполнения многократно обращаться за разъяснением к учителю. Все это приводит к нерациональной трате времени и снижению уровня самостоятельности учащихся в работе.
      2. Самостоятельная работа должна быть действительно самостоятельной и побуждать ученика при ее выполнении работать напряркённо. Однако здесь нельзя допускать крайностей: содержание и объем самостоятельной работы, предлагаемой на каждом этапе обучения, должны быть посильными для учащихся, а сами ученики — подготовлены к выполнению самостоятельной работы теоретически и практически.
      3. На первых порах у учащихся нужно формировать простейшие навыки самостоятельной работы (выполнения схем и чертежей, простых измерений, решения несложных задач и т, п.). В этом случае самостоятельной работе учащихся должен предшествовать наглядный показ приемов работы учителем, сопровождаемый четкими объяснениями, записями на доске.
      Самостоятельная работа, выполненная учащимися после показа приемов работы учителем, носит характер подражания, Она не развивает самостоятельности в подлинном смысле слова, но имеет важное значение для формирования более сложных навыков н умений, более высокой формы самостоятельности, при которой учащиеся оказываются способными разрабатывать и применять свои методы решения задач учебного или производственного характера,
      4. Для самостоятельной работы нужно предлагать такие задания, выполнение которых не допускает действия по готовым рецептам и шаблону, а требует применения знаний в новой ситуации. Только в этом случае самостоятельная работа способствует формированию инициативы и познавательных способностей учащихся.
      К сожалению, еще нередко самостоятельную работу учащихся ограничивают только тренировочными упражнениями по выработке и закреплению навыков. Например, предлагают повторить опыт, который демонстрировал учитель при объяснении нового материала, или собрать электрическую цепь, подобную собранной на демонстрационном столе, решить задачу, подобную решенной на доске, только с иными числовыми данными и т. д. Бесспорно, такого рода тренировочные упражнения нужны. Однако, если учитель будет сводить всю самостоятельную работу только к подобным упражнениям, учащиеся не научатся самостоятельно думать и самостоятельно применять знания на практике.
      Недопустима и другая крайность, заключающаяся в пренебрежительном отношении к такого рода упражнениям, в ориентации только, на самостоятельные работы повышенной степени трудности и работы творческого характера, так как без овладения простейшими умениями и навыками нельзя овладеть более сложными.
      5. В организации самостоятельной работы необходимо учитывать, что для овладения знаниями, умениями и навыками различным учащимся требуется разное время. Осуществить это можно путем дифференцированного подхода к учащимся. Наблюдая за ходом работы класса в целом и отдельных учащихся, учитель должен вовремя переключать успешно справившихся с заданиями на выполнение более сложных. Некоторым учащимся количество тренировочных упражнений можно свести до минимума. Другим дать значительно больше таких упражнений в различных вариациях, чтобы они усвоили новое правило или новый закон и научились самостоятельно применять его к решению учебных задач. Перевод такой группы учащихся на выполнение более сложных заданий должен быть своевременен. Здесь вредна как излишняя торопливость, так и чрезмерно продолжительное «топтание на месте», не продвигающее учащихся вперед в познании нового, в овладении умениями и навыками.
      6. Задания, предлагаемые для самостоятельной работы, должны вызывать интерес учащихся. Он достигается новизной выдвигаемых задач, необычностью их содержания, раскрытием перед учащимися практического значения предлагаемой задачи или метода, которым нужно овладеть. Учащиеся всегда проявляют большой интерес к самостоятельным работам, в процессе выполнения которых они «исследуют» предметы и явления, «открывают» новые методы измерения физических величин.
      7. Самостоятельные работы учащихся необходимо планомерно и систематически включать в учебный процесс. Только при этом условии у них будут вырабатываться твердые умения и навыки.
      Результаты работы в этом деле оказываются более ощутимы, когда привитием навыков самостоятельной работы у школьников занимается весь коллектив учителей, на занятиях по Есем учебным предметам, в том числе на занятиях в учебных мастерских.
      8. При организации самостоятельной работы необходимо осу-ществлять разумное сочетание изложения материала учителем с самостоятельной работой учащихся по приобретению знаний, уме- ний и навыков. В этом деле нельзя допускать крайностей: излишнее увлечение самостоятельной работой может замедлить темпы изучения программного материала, темпы продвижения учащихся вперед в познании нового.
      9. При выполнении учащимися самостоятельных работ любого вида руководящая роль должна принадлежать учителю. Учитель продумывает систему самостоятельных работ, их планомерное включение в учебный процесс. Он определяет цель, содержание и объем каждой самостоятельной работы, ее место на уроке, метода обучения различным видам самостоятельной работы. Он обучает учащихся методам самоконтроля и осуществляет контроль за качеством выполнения ее, изучает индивидуальные особенности учащихся и учитывает их при организации самостоятельной работы.
      Из изложенного выше следует, что организация самостоятельной работы учащихся по предмету не умаляет роли учителя в обучении и воспитании. Наоборот, правильная постановка этой работы предъявляет более высокие требования к теоретической и практической подготовке учителя, его педагогическому мастерству.
     
     
      ГЛАВА 2.
      ФОРМИРОВАНИЕ У УЧАЩИХСЯ ОБОБЩЕННЫХ УМЕНИИ И НАВЫКОВ
     
      § 1. Психолого-дидактические основы формирования у учащихся обобщенных умений
     
      Чтобы подготовить молодежь к непрерывному овладению знаниями, необходимо вооружать ее не только знанием научных фактов, законов и теорий, но еще и знанием методов познания. К ним относятся наблюдение, эксперимент, сбор, обработка и классификация данных, умение работать со справочным материалом, литературными источниками, прогнозирование, моделирование явлений и т. д. Сюда же относятся методы рационального учения, благодаря которым знания учащихся становятся прочными, глубокими и действенными, а мышление приобретает такие свойства, как гибкость и самостоятельность.
      Перед педагогической наукой и учителями школ стоит сложная задача — обеспечить не только повышение научного уровня знаний, но и развитие мышления обучающихся, вооружить их активными методами познания и умениями творчески применять знания на практике.
      Как решить эту сложную задачу? Видимо, необходимы такие способы обучения, которые обеспечивали бы более быстрые темпы усвоения учащимися знаний и овладения разнообразными умениями и навыками. В последние десятилетия педагогической наукой, исследованиями психологов в качестве основных средств интенсификации учебного процесса указывались такие, как поэтапное формирование умственной деятельности, применение программированного и проблемного обучения, использование алгоритмов в обучении.
      Известно, что в отдельные периоды развития нашей школы каждый из указанных способов некоторые педагоги склонны были рассматривать в качестве универсальных и чуть ли не единственно приемлемых способов обучения. Однако специальные исследования и практика школьного преподавания показали, что каждый из этих подходов имеет свои границы применения, в рамках которых он оказывается эффективным. Вместе с тем был сделан вывод о необходимости поиска новых форм и методов обучения, обеспечивающих более быстрые темпы и высокое качество усвоения учащимися знаний и повышение воспитывающей, развивающей роли обучения. В решении этой сложной проблемы важная роль принадлежит осуществлению межпредметных связей. В реализации их в настоящее время можно выделить следующие направления: 1) согласование во времени изучения смежных учебных дисциплин таким образом, чтобы один предмет готовил теоретическую и практическую базу для изучения другого; 2) единство в интерпретации общих понятий, законов и теорий, преемственность в их раскрытии на различных этапах обучения, при изучении различных учебных дисциплин; 3) широкое использование знаний, умений и навыков, приобретаемых учащимися при изучении одних предметов, на уроках по другим предметам; 4) устранение дублирования в изложении одних и тех же вопросов при изучении различных учебных дисциплин; 5) систематизация и обобщение знаний, приобретаемых при изучении различных учебных дисциплин, посредством обобщающих семинаров и лекций; 6) выработка у учащихся обобщенных умений и навыков, применение общих подходов к их формированию; 7) раскрытие взаимосвязи и взаимообусловленности явлений, изучаемых на уроках по различным предметам, что является необходимым условием формирования у школьников диалектико-материалистического мировоззрения; 8) показ общности и вместе с тем специфичности методов исследования, применяемых в различных науках.
      Нас интересует роль межпредметных связей (МПС) в формировании у учащихся умений и навыков — одного из важнейших компонентов процесса обучения. Многие умения и навыки, которыми овладевают учащиеся в процессе обучения, общие для ряда учебных дисциплин. К ним относятся измерительные, вычислительные, графические, умение наблюдать и ставить опыты, приобретать знания на основе самостоятельной работы с литературой и др. От того, в какой мере учащиеся владеют указанными умениями и навыками, во многом зависят их познавательные возможности, их темпы продвижения в познании нового.
      Отсюда следует, что необходимо совершенствовать методику формирования всего комплекса умений и навыков. В решении этой задачи важную роль играет установление межпредметных связей. Их значение определяется возможностью осуществления единого подхода к формированию умений и навыков, общих для многих учебных дисциплин. Выработка общих методов и приемов позволит ускорить процесс овладения знаниями и умениями, предупредить образование у учащихся нерациональных способов учения, сэкономить немало учебного времени на решение сложных, творческих задач. Этому же способствует выработка у школьников умений и навыков обобщенного характера.
      Обобщенными мы называем такие умения и навыки, которые можно использовать при решении широкого круга задач, и не только в рамках одного предмета, но и на уроках по другим учебным дисциплинам, а также в практической деятельности.
      Чтобы найти способы формирования таких умений и навыков, мы опирались на данные психологии о типах ориентировки и на исследования структуры действия. Ориентировочная основа является важнейшей частью психологического механизма действия. Психологи (П. Я Гальперин, Н. Ф. Талызина) различают три типа ориентировочной основы действия и соответственно им три типа ориентировки в задании. Каждый из них однозначно определяет результат и ход действия.
      Ориентировочную основу первого типа составляют только образцы действия и его продукт. Никаких указаний на то, как выполнять действие, не дается. Ученик шцет сам вслепую методом проб и ошибок. В конце концов задание выполняется, но действие остается неустойчивым к изменению условий, и оно почти не дает эффекта при его переносе на новые задания.
      Ориентировочная основа второго типа содержит не только образцы действия, но и все указания на то, как правильно выполнять действие с новым материалом. В этом случае обучение идет быстрее и без ошибок. Ученик при этом приобретает известное умение анализировать материал с точки зрения предстоящего действия; последнее обнаруживает заметную устойчивость к изменению условий и переносится на новые задания. Однако этот перенос ограничен наличием в составе новых заданий таких элементов, которые идентичны с элементами уже освоенных заданий.
      Ориентировочная основа третьего т и.п а отличается тем, что здесь напервое место выступает планомерное обучение такому анализу новых заданий, который позволяет выделить опорные точки, условия правильного выполнения задания.
      При обучении по третьему типу ориентировки учитель должен создать такие условия, при которых ученик побуждается самостоятельно составлять ориентировочную основу действия (ООД) и затем действовать по ней. Для этого нужно научить учеников выделять в предложенном материале такие существенные свойства и отношения, которые будут служить ориентирами, «опорными точками» при выполнении любого частного задания данной области. Для этого надо вооружить школьников пониманием общего принципа построения изучаемого материала (или структуры осваиваемого действия) и такими приемами анализа, которые позволили бы обнаружить эти принципы.
      Обучение по третьему типу ориентировки несколько сложнее по сравнению с предыдущими типами и на первых порах требует несколько больше времени, чем при обучении по первому и второму типам ориентировки. Зато последующие задания выполняются сразу правильно и вполне самостоятельно. Поэтому, когда обучение охватывает достаточно большой ряд заданий, то после нескольких первых заданий темп обучения резко возрастает и в общем оно занимает гораздо меньше времени, чем обучение по первому и второму типам. Кроме того, при обучении по третьему типу учащиеся допускают значительно меньше ошибок, причем встречаются они преимущественно на самом начальном этапе. Сформированное таким образом действие обнаруживает свойство широкого переноса на выполнение большого класса задач.
      В опубликованных работах психологов и дидактов рассматриваются теоретические основы формирования умений, обладающих свойством переноса внутри отдельного предмета или темы. Задача дальнейшего повышения эффективности обучения требует вооружения школьников умениями и навыками более высокого уровня обобщения — умениями (и навыками), которые, будучи сформированы в процессе изучения каких-либо учебных дисциплин, затем широко применялись бы в процессе изучения других дисциплин и далее в работе но самообразованию и в практической деятельности. К числу таких умений следует прежде всего отнести умения и навыки познавательного характера: умение самостоятельно работать с учебной литературой, вести наблюдения и ставить опыты.
      В настоящее время на уроках по различным предметам осуществляется различный подход к формированию указанных умений, на что непродуктивно расходуется много учебного времени.
      Общий подход к формированию умений, т. е. такой подход, который можно в равной мере использовать в процессе преподавания различных предметов и который обеспечивал бы формирование у учеников умений, обладающих свойством широкого переноса, позволил бы значительно ускорить не только процесс формирования самих умений, но и темпы продвижения учащихся в познании нового.
      Поиск рациональных способов формирования обобщенных умений может быть успешным на основе анализа структуры действия. При этом в структуре действия необходимо выделить такие элементы, которые являются общими для широкого круга учебных дисциплин. Исходя из структуры действия, можно определить рациональную последовательность выполнения отдельных операций, из которых складывается действие в целом. Важным этапом в формировании умения выполнять сложные действия является ознакомление учащихся с методами контроля за правильностью выполнения действий.
      В самом процессе формирования обобщенных умений нам представляется необходимым выделить следующие этапы:
      а) определение цели действия;
      б) уяснение научных основ действия;
      в) построение модели действия путем коллективных или индивидуальных (самостоятельных) поисков (оно включает анализ структуры действия и определение наиболее рациональной последовательности выполнения операций, из которых складывается действие);
      г) первые опыты учащихся, в которых действия подлежат контролю со стороны учителя с точки зрения их соответствия принятым нормам1;
      1 Контроль необходим для предупреждения ошибок в выполнении действия
      д) обучение методам контроля за выполнением данного действия;
      е) организация самостоятельного выполнения учащимися упражнений, требующих применения умения выполнять данное действие;
      ж) использование данного умения при формировании более сложных умений, в более сложных видах деятельности.
      Рассмотренный способ формирования умений обеспечивает активное участие самих обучающихся в выявлении структуры действия и оптимальной последовательности выполнения операций, из которых оно слагается. Структура действия (его модель) научно обосновывается. Ученики овладевают при этом методами контроля за правильностью выполнения действий. Это по существу обучение, опирающееся на третий тип ориентировки. Оно обладает тем достоинством, что учащиеся быстрее ориентируются в новых заданиях и увереннее используют сформированное умение в новых условиях, свободно переносят его на выполнение заданий, относящихся не только к данному предмету, но и к другим предметам.
      Конкретизируем сущность рассмотренного подхода на примере формирования умений и навыков самостоятельной работы с учебной литературой, умения вести наблюдения и ставить опыты. Мы выделили указанный круг умений, имея в виду, что от уровня овладения этими умениями в значительной мере зависят познавательные возможности учащихся и темпы их продвижения в познании нового. Если учащиеся овладеют ими в процессе школьного обучения, они смогут творчески применять их в своей будущей практической деятельности.
     
      § 2. Формирование обобщенных умений и навыков самостоятельной работы с учебной литературой по физике
     
      Когда-то считалось, что учить школьников работать с книгой должны на уроках литературы и истории. При этом молчаливо допускалась возможность стихийного переноса умения работать с литературно-художественным и историческим текстом на работу с физическим, техническим и другими текстами. В качестве основных методов обучения умению работать с литературой рекомендовали самостоятельное чтение текста и составление учащимися плана прочитанного, полагая при этом, что, чем больше ученик самостоятельно читает, тем совершеннее его умения и навыки. Однако специально проведенные исследования показали, что стихийное формирование умения самостоятельно работать с литературой происходит очень медленно и непродуктивно. На этой основе был сделан вывод о необходимости целенаправленного, специально организованного обучения рациональным приемам работы с книгой.
      Продолжительное время это обучение осуществлялось изолированно по каждому предмету. И сводилось оно к формированию у учеников умения находить в тексте ответы на вопросы, сформулированные учителем или помещенные в конце параграфа.
      Постановка вопросов перед учащимися, выдвижение перед ними конкретных задач придают работе с учебником целенаправленный характер, побуждают их в поисках ответов на поставленные вопросы внимательнее вчитываться в текст. При хорошо продуманной системе вопросов, предлагаемых учащимся, работа с учебником способствует развитию таких мыслительных операций, как анализ, синтез, сравнение, сопоставление, и на их основе выделение общего и особенного.
      Однако для формирования умений и навыков самостоятельной работы с литературой выполнения учащимися заданий только такого рода недостаточно. В этом случае школьники обучаются находить в книге ответы на частные вопросы, они не приобретают умения самостоятельно выделять главные мысли в прочитанном тексте, умений и навыков обобщенного характера. Они оказываются неподготовленными должным образом к работе по самообразованию.
      Нами разработана и экспериментально проверена методика поэтапного формирования у учащихся умения самостоятельно работать с учебной литературой, основанная на логико-генетическом структурном анализе содержания учебных дисциплин естественнонаучного цикла. Логико-генетический анализ содержания учебных дисциплин позволяет выделить в них основные структурные элементы знаний. В качестве таковых мы выделяем научные факты, понятия, методы научного исследования, законы, гипотезы и теории (см. схему 4).
      Указанные структурные элементы знаний являются общими не только для естественных, но и для общественных наук. Все они имеют дело с научными фактами, системой научных понятий, законов и теорий. Общими для всех наук являются группы понятий: оформах материи и соответствующих им формах движения, явлениях (физических, химических, биологических, общественных и т. д.); о величинах, характеризующих явления и свойства тел (например, скорость и ускорение в механике, валентность в химии и т. д.).
      Выделив основные структурные элементы научных знаний, мы определяем общие требования к усвоению каждого из них. Иными словами, определяем, что нужно знать о формах материи, о явлениях, величинах и т. д., независимо к какой области знаний они относятся. Это определяет общий подход к усвоению знаний.
      Требования к усвоению основных структурных элементов знаний, сформулированные в определенной логической последовательности, представляют своего рода обобщенные планы изучения соответствующих групп вопросов (о явлениях, о величинах, о законах и т. д.). Планы служат для учащихся ориентировочной основой в аботе по приобретению новых знаний.
      Ниже приводятся примеры планов, с которыми работали учащиеся при изучении явлений, законов и теорий в курсе физики старших классов. Они получили название планов обобщенного характера, так как пригодны для изучения любых явлений, законов и теорий —явлений, законов и теорий «вообще».
      Что надо знать о явлении
      1. Внешние признаки явления.
      2. Условия, при которых протекает явление.
      3. Как воспроизвести и пронаблюдать явление в лабораторных условиях!
      4. Сущность явления, механизм его протекания (объяснение явления на основе современных научных теорий).
      5. Связь данного явления с другими.
      6. Количественная характеристика явлений (величины, характеризующие явление, связь между величинами, формулы, выражающие эту связь).
      7. Учет и использование явления на практике.
      8. Способы предупреждения вредного действия явления.
      Что надо знать о законе
      1. Связь между какими явлениями (процессами) или величинами выражает закон!
      2. Формулировка закона.
      3. Математическое выражение закона.
      4. Опыты, подтверждающие справедливость закона.
      5. Учет и использование закона на практике.
      6. Границы применения закона.
      Что надо знать о теории
      1. Опытные факты, послужившие основанием для разработки теории.
      2. Основные положения теории.
      3. Круг явлений, объясняемых данной теорией.
      А. Математический аппарат теории, ее основные уравнения.
      5. Опытные факты, подтверждающие основные положения теории.
      6. Явления и свойства тел, предсказываемые теорией.
      Планы обобщенного характера не дают ученикам в готовом виде, они разрабатывают их на уроке под руководством учителя. Применительно к отдельным учебным дисциплинам планы обобщенного характера могут быть конкретизированы, детализированы, но в основных, узловых моментах они остаются общими для всех естественнонаучных дисциплин.
      Применение планов обобщенного характера ускоряет процесс формирования у школьников умения самостоятельно работать с литературой, умения выделять главные мысли в тексте, предупреждает механическое заучивание текста. Все это оказывает положительное влияние на качество знаний учащихся. Они становятся более осознанными и глубокими. При этом работа с текстом приобретает творческий, преобразующий характер. Ученик при чтении текста стремится выделить в нем основные структурные элементы, выявляет и анализирует информацию, относящуюся к каждому из них. Такого рода деятельность по переработке информации оказывает существенное влияние на содержание и структуру ответов по прочитанному: они становятся четкими, краткими по форме, глубокими по содержанию — ответами по существу.
      Применение планов обобщенного характера имеет важное значение не только для формирования умения выделять главные мысли в тексте. Они служат ориентировочной основой в овладении основными группами понятий («формы материи», «свойства тел», «явления», «физические величины»), законами и теориями по любому предмету.
      Разумеется, формирование умения работать с учебной литературой не ограничивается организацией деятельности учащихся по составлению планов обобщенного характера и использованию их в дальнейшей работе с литературой. Оно предполагает еще выработку системы «элементарных» умений в работе с книгой. К ним мы относим следующие умения: внимательно читать текст; находить в нем ответы на вопросы, предложенные учителем или содержащиеся в конце параграфа; читать рисунки; анализировать графики; работать с таблицами; пользоваться оглавлением, именным и предметным указателями. Методика формирования этих умений довольно полно освещена в педагогической печати. Составление обобщенных планов и применение их в работе с книгой может дать положительные результаты при условии, что учащиеся уже овладели перечисленными выше «элементарными» умениями.
      В старших (IX—X) классах на основе умения работать с обобщенными планами решается задача формирования более сложных умений: производить сравнение изложения одних и тех же вопросов в различных источниках, высказывать по ним свои суждения, работать с каталогом, составлять библиографию по интересующим вопросам и т. д. Выработке этих умений способствуют такие виды
      учебной деятельности, как написание рефератов, подготовка докладов и сообщений к учебным конференциям и семинарам, к факультативным занятиям. Особенно велика роль в формировании этих умений обобщающих или так называемых комплексных (межпредметных) семинаров, например, по физике и биологии, физике и обществоведению.
     
      § 3. Формирование измерительных умений и навыков
     
      Измерительные умения относятся к числу таких умений, которыми учащиеся пользуются при изучении всех предметов естественно-математического цикла. Эти умения необходимы каждому человеку современного общества, поскольку с ними приходится иметь дело не только в производственных условиях, но и в повседневной жизни. В школе измерения приходится выполнять в процессе наблюдений и опытов, на основе которых формируются новые понятия, устанавливаются новые для учащихся закономерности, т. е. измерения служат источником новых знаний, и от того, как ученик овладел измерительными умениями, в значительной мере зависят его успехи в усвоении новых знаний и их применение. Вот почему необходимо уделить самое серьезное внимание формированию у школьников этого вида умений.
      При ныне действующих программах первоначальные измерительные умения учащиеся получают на уроках математики в III— IV классах. Здесь они выполняют измерения линейных размеров тел, площадей плоских фигур, производят вычисление объемов. На уроках природоведения в IV классе они производят измерение температуры, в V классе на уроках географии — измерения на местности; в VI классе на уроках физики знакомятся с измерением массы и веса тел, плотности вещества, силы и т. д. Но иногда в курсе первой ступени учащимся не дают общего понятия об измерении, о цене делеция шкалы измерительного прибора, о точности измерений, о правилах выполнения измерений. В результате на выполнение измерений расходуется много времени, а качество их выполнения оказывается низким.
      Учитывая важность измерительных умений и навыков для изучения многих учебных дисциплин и для подготовки учащихся к жизни, необходимо формировать у учащихся общее понятие об измерении и вырабатывать обобщенные измерительные умения.
      При формировании измерительного умения на основе третьего типа ориентировки в структуре деятельности измерения можно выделить следующие элементы:
      1) определение (или указание) измеряемой величины;
      2) выбор измеряемого объекта;
      3) определение (или выбор) из числа возможных наиболее пригодного к данной ситуации способа измерения (прямого или косвенного);
      4) подбор и установка необходимых измерительных приборов;
      5) выполнение измерений;
      6) запись результатов измерений;
      7) оценка результатов измерений.
      Если измерение величины производится косвенным методом* оценка результата предшествует вычислению.
      Чтобы сформировать у учащихся обобщенные умения, необходимо раскрыть перед ними структуру деятельности измерения и выработать умения выполнять каждую из операций, из которых складывается эта деятельность в целом.
      Процесс формирования общего понятия об измерении и обобщенного измерительного умения включает следующие этапы: первоначальное понятие об измерении на примере измерения линейных размеров тел, площадей плоских фигур (III класс);
      понятие о цене деления измерительного прибора на примере демонстрационного метра, масштабной линейки, мензурки, термометра (IV класс);
      упражнения по определению цены деления прибора (IV класс — курс математики и природоведения);
      показ правила отсчета показаний приборов на примере отсчета показаний масштабной линейки, мензурки, термометра (IV класс);
      развитие умения в отсчете показаний приборов (отсчет показаний барометра, термометра и других приборов на уроках географии в V классе); на примере измерения объема тел мензуркой, массы тел с помощью рычажных весов, силы динамометром на уроках физики в VI классе;
      выработка умения выполнять косвенные измерения величин (на примере измерения средней скорости движения тел, плотности вещества и давления в курсе физики VI класса; количества тепло-(ты, удельной теплоемкости вещества, сопротивления проводников, мощности электрического тока в курсе физики VII класса);
      формирование умения определять точность измерения (курс ( физики — VI и VII классы);
      понятие о погрешности измерения (VIII класс).
      Одной из наиболее ответственных операций, от выполнения которой зависит результат измерения в целом, является отсчет показаний измерительного прибора. Формированию умения выполнять эту операцию необходимо больше уделять внимания. Для учащихся на первых порах она является сложной, поэтому необходимо показать им, из каких элементов складывается эта операция. Мы выделяем в ней следующие элементы: 1) чтение шкалы прибора (определение назначения прибора, его верхнего и нижнего пределов измерения, цены деления шкалы); 2) непосредственный отсчет показаний прибора; 3) запись показаний прибора.
      Чем подробнее рассматриваются все элементы, из которых (складывается процесс измерения, на начальном этапе измерительного умения, чем тщательнее выполняет учащийся при этом каждую из операций, тем быстрее идет выработка умения и достигается более высокий уровень сформированности умения.
      Очень важно ознакомить учащихся с источниками возможных ошибок в процессе измерений и способами их уменьшения. Первоначальные сведения по этим вопросам желательно дать учащимся на уроках физики в VI классе. В решении этой задачи большую помощь оказывает, например, использование плакатов (один из видов таких плакатов показан на переднем форзаце справа). При таком способе формирования измерительные умения, как показали исследования, обладают свойством широкого переноса: учащиеся свободно ими пользуются при выполнении измерений самых разнообразных величин на уроках по различным предметам.
     
      § 4. Формирование обобщенного умения самостоятельно вести наблюдения и ставить опыты
     
      Наблюдения и эксперимент являются важнейшими методами исследования в научном познании, источниками научного знания. Умения вести наблюдения и ставить опыты в условиях научнотехнической революции необходимы специалистам самых различных профессий, вносящим свой вклад в совершенствование техники и технологии производства, повышение культуры труда.
      Эксперимент является средством исследования и изобретения новых приборов, машин, материалов, важнейшим средством проверки годности технических проектов и усовершенствования технологических процессов. Поэтому формированию у обучающихся умения вести наблюдения и ставить опыты уделяется большое внимание в современной школе.
      Организация наблюдений и опытов учащихся в процессе обучения преследует следующие цели: 1) развитие у школьников наблюдательности как черты личности; 2) ознакомление учеников с особенностями наблюдения и эксперимента как методами научного исследования; 3) использование этих методов для изучения свойств тел, явлений природы и общества; 4) развитие познавательных способностей учащихся.
      В результате наблюдений за явлениями и предметами осуществляется выделение их существенных признаков, что составляет один из важных элементов формирования у школьников научных понятий.
      В советской школе уделяется большое внимание формированию у детей наблюдательности. Так, уже программой по природоведению II и III классов предусмотрена организация наблюдений учащихся, а IV класса — выполнение ими под руководством учителя большого количества опытов. Таким образом готовят учеников к изучению физики, химии, биологии, географии, требующему от них хорошо развитой наблюдательности и экспериментальных умений.
      За период обучения в средней школе ученики выполняют большое количество наблюдений и опытов. Однако, как показали исследования, обобщенных умений в выполнении указанных видов
      деятельности учащиеся не приобретают. Происходитэто вследствие несовершенства методики обучения, неразработанности ее теоретических основ.
      На уроках по различным предметам учащимся объясняют и показывают, как проводить отдельные конкретные наблюдения и опыты. А вот общего цельного представления о наблюдениях и эксперименте как методах исследования ученики не получают. Поэтому они оказываются неподготовленными к самостоятельному проведению наблюдений и опытов.
      Чтобы сформировать у учащихся обобщенные экспериментальные умения и выработать у них цельное представление о наблюдениях и опытах как методах познания, необходимо прежде всего ознакомить их с особенностями этих методов, с основными структурными элементами, из которых складывается каждый из рассматриваемых методов.
      В деятельности наблюдения можно выделить следующие структурные элементы:
      1) формирование цели наблюдения;
      2) выбор объекта для наблюдения;
      3) создание условий для наблюдения;
      4) выбор способа кодирования информации, получаемой в процессе наблюдения;
      5) проведение наблюдения, сопровождаемого кодированием получаемой информации (словесное описание, запись результатов измерений, выполнение зарисовок, построение графиков, фотографирование, киносъемка и т. д.);
      6) выводы из наблюдения, их кодирование.
      Чтобы учащиеся быстро овладевали методами наблюдения и могли их самостоятельно проводить, необходимо выработать у них умение выполнять каждое из перечисленных действий. Формирование этих умений должно осуществляться целенаправленно, планомерно и систематически.
      Можно выделить три основные формы организации наблюдений:
      а) наблюдения за объектами, демонстрируемыми учителем; б) групповые наблюдения учащихся; в) индивидуальные наблюдения.
      Обучение методике наблюдения целесообразно начинать с организации наблюдений за объектами (явлениями, предметами), которые демонстрирует учитель. В данном случае учитель должен четко разъяснять, что нужно наблюдать и с какой целью, ознакомить учащихся с разнообразными приемами улучшения видимости наблюдаемого (подкраска жидкостей, дополнительное освещение, выбор правильного положения глаз относительно наблюдаемых объектов, повышение чувствительности приборов и т, д.), обосновать использование каждого приема. Это позволит учащимся в последующем самостоятельно, сознательно решать вопрос о выборе того или иного приема. Учитель также показывает, как фиксировать наблюдаемое, знакомит учащихся с различными способами кодирования информации, получаемой в процессе наблюдения.
      Восприятие, достигаемое посредством наблюдений за объектами, демонстрируемыми учителем, не является полным, так как в нем учащиеся пользуются только зрительными и слуховыми анализаторами. Более полное восприятие происходит при условии, когда предметы и явления воспринимаются не только зрением и слухом, но и другими анализаторами, взаимно дополняющими и контролирующими друг друга. А это возможно, когда учащиеся самостоятельно воспроизводят то или иное явление, рассматривают приборы, предметы, сравнивают их друг с другом, выделяют в них общие признаки и существенные различия. При этом в восприятии наряду со зрительными участвуют осязательные, двигательные, а иногда и обонятельные анализаторы. Если наблюдение сопровождается всесторонним анализом, записями и зарисовками, в нем достигается совместное действие первой и второй сигнальных систем, что обеспечивает большую глубину восприятия.
      Самостоятельные наблюдения н опыты можно осуществить постановкой фронтальных работ, когда весь класс одновременно выполняет одно и то же наблюдение. Первые фронтальные наблюдения и опыты не являются вполне самостоятельными: они осуществляются при активном вмешательстве учителя. Он не только формулирует цель наблюдения, но и показывает приемы, обеспечивающие лучшую видимость наблюдаемых объектов, более отчетливое их восприятие, дает рекомендации о том, как лучше зафиксировать наблюдаемое. В одном случае это будет схема установки с краткими словесными пояснениями, в других — зарисовки, изображающие отдельные, наиболее характерные моменты в развитии явления. В тех случаях, когда наблюдения сопровождаются измерениями (например, атмосферного давления, температуры воды при изучении кипения и т. д.), учителю нужно показать наиболее рациональные способы записи результатов измерения.
      Учащиеся должны овладеть как знаковой, так и словесной формой выражения результатов опытов и наблюдений. Умение кратко, логично, грамотно зафиксировать результаты наблюдения — один из важных элементов ведения научных исследований. Надо иметь в виду, что сама запись (знаковая или словесная) является одним из способов систематизации и упорядочения информации, получаемой с помощью наблюдений. И чем она более упорядочена и систематизирована, тем легче выделить главные, существенные свойства изучаемых объектов, их связи (непосредственные и опосредованные) с другими.
      Наряду с полусамостоятельными необходимо, чтобы учащиеся выполняли вполне самостоятельные опыты и наблюдения, где они сами решают, какие условия нужно создать для наблюдения, как лучше выполнить измерения, зафиксировать результаты опытов н наблюдения, самостоятельно сформулировать выводы.
      Наблюдение само по себе, без сочетания его с другими методами научного исследования, дает возможность изучить лишь внешние признаки явлений и предметов. Более глубокие знания о сущности явлений и свойствах тел могут быть получены с помощью экспериментального и теоретического методов исследования. Эксперимент дает возможность установить причинно-следственные связи между явлениями, связь между величинами, характеризующими свойства тел и явления, выяснить кинетику, динамику процессов и их энергетическую сущность.
      Чтобы сформировать у учащихся обобщенное умение самостоятельно ставить опыты, необходимо раскрыть перед ними структуру научного эксперимента. Как правило, научному эксперименту предшествует умозаключение в виде гипотезы, с помощью которой определяется, что должно произойти при определенных действиях. На этой основе формулируется цель эксперимента, определяется его содержание (ход). Когда содержание эксперимента определено, разрабатывается способ (методика) его осуществления. Например, экспериментальному изучению зависимости между давлением и объемом данной массы газа предшествует гипотеза (научное предположение), согласно которой давление газа должно увеличиваться при уменьшении объема (что вытекает из молекулярно-кинетической теории газа). Из высказанного предположения следует научная задача: выяснить на опыте, как изменяется давление данной массы газа при изменении объема. Цель опыта: проверить справедливость предположения, высказанного на основе теории. Задача опыта определяет его содержание: измерение давления газа при изменении его объема, которое также строго учитывается (измеряется). На постановку опыта накладываются ограничения — в нем должно быть исключено влияние температуры и массы газа. Отсюда вытекает требование к условиям, в которых должен происходить опыт: нужно, чтобы масса и температура газа во время опыта не изменялись, оставались постоянными.
      Дальнейшая задача заключается в разработке методики проведения опыта, удовлетворяющей сформулированным требованиям (изменение объема данной массы газа при постоянной температуре; возможность измерения давления при изменении объема; одновременное измерение давления и объема газа).
      Все это составляет проектирование эксперимента или разработку модели опыта и является первым этапом на пути осуществления эксперимента. Ни один научный эксперимент не ставится без реализации этого этапа. Поэтому ой должен иметь место и в учебном эксперименте.
      Задача второго этапа заключается в определении и создании материально-технической базы для осуществления опыта (приборов, установок, материалов, помещения и т. д.).
      Ученый-исследователь сам определяет требования к оборудованию, подбирает его, проектирует, заказывает. Учащиеся, как правило, ставят опыты с оборудованием, которым располагает учебный кабинет и которое для них уже подготовлено лаборантом и учителем, т. е. они лишены возможности самостоятельно решать проблему подбора оборудования. Известен опыт отдельных учителей, которые пытаются приблизить условия проведения учебного эксперимента к условиям научного эксперимента. Они предлагают учащимся самим решать, какие приборы и материалы необходимы для опыта, самим находить необходимое оборудование.
      Собственно сам эксперимент ставится после наладки, настройки оборудования. Он включает наблюдения, измерения, запись результатов наблюдения и измерений. На этом (третьем) этапе важно определить наиболее рациональную последовательность выполнения отдельных операций, действий.
      Завершающей частью эксперимента является теоретический анализ и математическая обработка результатов измерений. Конечный результат эксперимента — выводы, которые формулируют в результате этой обработки. Это составляет содержание четвертого этапа.
      В конечном итоге учащимися в результате коллективного обсуждения под руководством учителя может быть сформулирован следующий обобщенный план деятельности при выполнении опытов.
     
      План деятельности при выполнении опытов
      I этап
      1. Сформулировать самостоятельно или уяснить сформулированную учителем цель опыта.
      2. Сформулировать гипотезу, которую можно было бы положить в основу определения цели опыта и разработки его содержания.
      3. Разработать схему — модель выполнения опыта (определить, какие величины нужно измерить, что пронаблюдать, в какой последовательности нужно выполнить все связанные с этим действия).
      4. Придумать способы фиксирования (кодирования) информации, получаемой в процессе выполнения опыта (результатов измерений и наблюдений).
      II этап
      5. Определить, какие приборы и материалы необходимы для выполнения опыта.
      6. Подобрать необходимые приборы и материалы самостоятельно или проверить наличие их на рабочем столе.
      III этап
      7. Приступить к выполнению опыта в соответствии с планом (моделью) опыта (в соответствии с пунктом 3), сопровождая опыт кодированием результатов измерения и наблюдений в соответствии с пунктом 4.
      IV этап
      8. Осуществить анализ полученных данных, произвести необходимые вычисления.
      9. Сформулировать выводы из опыта, записать их в тетрадь в краткой форме.
     
      Рассмотренные структурные элементы (этапы) научного и учебного эксперимента должны быть представлены в учебном эксперименте и осознаны обучающимися. Чем выше уровень осознания, осмысливания структуры эксперимента учащимися, тем большую самостоятельность они проявляют при выполнении экспериментальных заданий, тем полнее в их эксперименте реализуются основные элементы научного эксперимента.
      Из рассмотренного следует, что обучение учащихся методике
      эксперимента должно включать формирование следующих умений и навыков:
      1) понять или самостоятельно сформулировать цель опыта;
      2) самостоятельно проектировать эксперимент, разрабатывать модель опыта, мысленно представлять его ход;
      3) отбирать для опыта необходимое оборудование и материалы;
      4) самостоятельно собирать экспериментальную установку, располагать соответствующим образом оборудование и материалы;
      5) производить измерения;
      6) вести наблюдения;
      7) фиксировать различными способами результаты наблюдения и измерения, в соответствии с задачами и содержанием опыта отбирать наиболее рациональные способы кодирования получаемой во время опыта информации;
      8) осуществлять математическую обработку результатов измерения;
      9) анализировать результаты опыта и наблюдений;
      10) самостоятельно формулировать выводы из опыта и выражать их в той или иной форме (словесной, знаковой, графической и т. д.).
      Каждая из перечисленных операций (например, измерение) на начальном этапе выработки умения представляет для обучающегося сложное действие, которое складывается из ряда элементарных операций. В результате многократного его выполнения оно свертывается, умение превращается в навык. Учащийся выполняет действие с наименьшей затратой умственных усилий.
      Многократно тренируясь в самостоятельном выполнении отдельных элементов экспериментального исследования, затем в выполнении всех его элементов (начиная от планирования опыта и заканчивая проверкой полученного вывода), учащиеся овладевают методикой и техникой учебного эксперимента и получают правильное представление об эксперименте как научном методе исследования.
      Успех овладения экспериментом зависит от того, какой из типов ориентировки положен в основу овладения этим методом: ищут ли учащиеся методом проб и ошибок пути решения поставленной перед ними задачи и каждое экспериментальное задание рассматривают как нечто новое; объясняет ли учитель способы выполнения каждого задания, не выделяя общего в принципах подхода; привлекает ли учитель самих учащихся к анализу структуры эксперимента как вида деятельности к поискам путей решения частных проблем; знакомит ли их с общими принципами проведения научного эксперимента. Проведенное исследование показало, что учащиеся быстрее всего усваивают сущность экспериментального метода и овладевают им при обучении на основе третьего типа ориентировки.
     
      Выводы
      1. Повышение эффективности обучения требует вооружения школьников умениями и навыками обобщенного характера — умениями и навыками, которые, будучи сформированы в процессе изучения каких-либо учебных дисциплин, затем широко применяются при изучении других предметов и далее в работе по самообразованию и в практической деятельности.
      2. Овладение обобщенными умениями и навыками протекает более успешно, когда при их формировании осуществляется общий подход при изучении различных предметов.
      3. Наиболее важными обобщенными умениями и навыками, на формирование которых необходимо обращать внимание в процессе изучения основ наук в школе, являются умение самостоятельно работать с книгой, умение самостоятельно ставить опыты и вести наблюдения.
      4. Выработка умений и навыков высокой степени обобщения достигается при обучении, основанном на третьем типе ориентировки.
     
      § 5. Критерии и уровни сформированности у учащихся умений познавательного характера
     
      Определение критериев и уровней сформированиости умений и навыков самостоятельной работы имеет важное значение для правильной оценки сформированиости их у учащихся и эффективности применяемых педагогами методов формирования умений.
      Поскольку в современной школе выработка умения самостоятельно приобретать знания рассматривается как одна из важнейших задач обучения, то особое значение имеет определение критериев и уровней сформированиости у учащихся умений и навыков познавательного характера.
      Для правильной оценки сформированиости таких умений необходимо прежде всего определить общие для всех видов умений критерии, а затем на их основе критерии и уровни сформированности для групп умений.
      Каждый вид деятельности имеет довольно сложную структуру и слагается из системы элементарных действий и операций. Поэтому в качестве основных критериев, общих для всех познавательных умений, можно выделить состав и качество выполняемых операций, их осознанность, полноту и свернутость.
      Модель критериев и уровней сформированиости умения можно представить в виде куба (рис. 6), на одной грани которого откладывается критерий полноты выполнения операций, на другой — рациональность последовательности их выполнения, на третьей — степень осознанности действия1. В соответствии с этой моделью можно выделить три основных уровня сформированности умений:
      I уровень (низший) характеризуется тем, чтообучаемый выполняет лишь отдельные операции, причем последовательность их хаотична, действие в целом плохо осознано.
      II уровень (средний) характеризуется тем, что учащийся выполняет все операции (действия), из которых слагается действие (деятельность) в целом, но последовательность их выполнения недостаточно продумана, действие выполняется недостаточно осознанно.
      III уровень (высший) характеризуется тем, что обучаемый выполняет все операции, последовательность их выполнения достаточно хорошо продумана, поэтому она рациональна, действие в целом вполне осознано.
      Говоря об уровне сформированности умений, можно (помимо указанных) выделить еще один критерий — степень сложности мыслительных операций, осуществляемых субъектом при выполнении данного вида деятельности. В этом случае модель уровней можно представить в виде четырехгранной пирамиды, опирающейся на вершину и расположенной основанием вверх (рис. 7). Отдельные сечения ее определяют отдельные уровни: I—низший, II—средний, III—высший. Высота расположения каждого нз сечений соответствует степени сложности мыслительных операций: чем сложнее они, тем выше уровень сформированности умения.
      Низший (I) соответствует осознанному выполнению элементарных операций; средний (II) — осознанному выполнению операций, требующих более сложных умственных действий; высший (II.) — полному, осознанному выполнению операций, требующих сложных умственных действий.
      Между указанными уровнями, четко выделяющимися и наиболее часто наблюдаемыми в практике школьного обучения, можно выделить ряд промежуточных подуровней. Так, на рисунке 7 представлены три сечения (уровня) н в одном из них — три подуровня, высший из которых соответствует самому высокому на данном этапе уровню формирования умений. В этом случае общее количество уровней возрастает. Применительно к работе с учебником мы выделили шесть уровней. Овладение тем или иным умением до соответствующего уровня предполагает, что учащийся свободно оперирует умениями, определяющими предшествующий уровень.
      Для оперативной оценки сформированности умений достаточно трех уровней. При экспериментальном обучении, требующем высокой степени объективности оценки эффективности проверяемых методов формирования умений, целесообразна более детальная градация уровней.
      При оценке уровней сформированности конкретных умений необходимо проводить структурный анализ соответствующей деятельности, выделять основные действия (операции), из которых она слагается, и определять наиболее рациональную последовательность их выполнения. Полное, осознанное выполнение действий, умение найти наиболее рациональную последовательность их выполнения определяют высший (третий) уровень сформированности умения.
      Состав операций, соответствующих тому или иному уровню, определяется структурой конкретного умения. Так, например, анализ структуры деятельности, связанной с чтением (изучением) печатного текста (учебной литературы), и общих требований, предъявляемых к познавательным умениям (которые необходимы современному школьнику для успешного учения, переработки информации и продолжения работы по самообразованию по окончании школы), приводит к выводу, что к моменту окончания средней школы учащиеся должны владеть многими умениями в работе с учебной и дополнительной литературой (см. табл. 3). Если принять в качестве основного критерия степень сложности мыслительных операций, которые обязан выполнять обучаемый в работе с текстом, то можно выделить шесть основных уровней в формировании этих умений, которые представлены в таблице 3.
      Уровни I—III характеризуют умения работать с учебной литературой. Однако для подготовки учащихся к самообразованию, воспитания у них интереса к знаниям, потребности самостоятельно углублять и расширять их — умения работать только с учебной литературой недостаточно. Поэтому возникает необходимость в формировании у старшеклассников умения самостоятельно работать с дополнительной литературой (учебной и научно-популярной). Этим обусловлено введение уровней IV—VI, соответствующих овладению более сложными умениями.
      Как показал эксперимент, если формировать у учащихся умения работать с литературой до V и VI уровней, то они отказываются от механического заучивания и пересказывания прочитанноготекста. Их работа с учебником в этом случае становится более осознанной, направленной на усвоение главных мыслей, основных идей, содержащихся в тексте.
     
      Критерии и уровни сформированности умения самостоятельно ставить опыты
      Аналогично определяются уровни сформированности умения самостоятельно ставить опыты. Учитывая основные операции, из которых слагается деятельность по выполнению научного и учебного эксперимента {см. гл. 2, § 4), а также степень сложности их, можно выделить основные уровни сформированности умения самостоятельно ставить опыты экспериментальных умений, как это сделано в таблице 4.
      Деятельность учащихся при этом носит преимущественно творческий, исследовательский характер.
      Исследования показали, что достижению более высокого уровня сформированности рассматриваемых познавательных умений способствуют осуществление единого подхода к их формированию в преподавании различных дисциплин естественного цикла, преемственность в деятельности учителей различных классов. Методика формирования этих умений (а равно и других, общих для ряда предметов умений) должна быть предметом обсуждения межпредметных комиссий в школах.