Особенности развития познавательного интереса учащихся к физике

Познавательный интерес учащихся к физике складывается из интереса к явлениям, законам, происходящим вокруг нас; из возможности понять и объяснить их сущность на основе как теоретических, так и практических знаний; из возможности овладеть навыками планирования и выполнения физических экспериментов [8, с. 157].

Одной из существенных задач современного образования является улучшение эффективности учебного процесса на основе активизации познавательной деятельности обучающихся. Развитие познавательной активности учащихся необходимое условие успешного обучения [10, с. 118].

При изучении физики перед учениками стоят следующие задачи:

1. Освоить физические понятия и термины;
2. Научиться работать с формулами;
3. Уметь проанализировать результат. Ученик должен научиться, самостоятельно находить новые знания, делать выводы и умозаключения, т. е. должен стать живым участником познавательного процесса [4, с. 50].

Основной стимул в познавательном процессе школьников – это интерес к изучаемому предмету, особенно в отношении физики. Пробуждение интересов на уроках физики и развитие познавательной деятельности остаются актуальными вопросами на сегодняшний день. В решении этих вопросов важно не только выявить общие закономерности познавательной деятельности учеников, но и внедрение новых методов как можно более раннего развития познавательных возможностей учащихся. Физика не всегда вызывает особую любовь среди учеников, но именно она является основополагающей в экологическом, нравственном, мировоззренческом восприятии учеников.

Избирательная устремленность личности к вопросам познания, к ее предметной стороне и самому пути добычи знаний является познавательным процессом. Интересы к познанию физики у школьников появляются из интересов к явлениям, процессам, законам; из попыток познать их сущность, используя теоретические знания, употребляя их на практическом опыте. В более старших классах теоретический и практический пути познания физики приводят школьников к методам науки [1, с. 92-93].

Познавательная деятельность учащихся носит избирательный характер. Когда определенные понятия, предметы или явления представляются ему важными, имеющими жизненную значимость, тогда он с увлечением ими занимается, старается все это глубоко изучить. В противном случае интерес обучающихся носит случайный, поверхностный характер. Познавательные интересы учащихся к физике складываются из интереса к явлениям, фактам, законам; из стремления познать их сущность, опираясь на теоретический материал, познакомиться с их практическим значением и овладеть методами познания – теоретическими и экспериментальными [9, с. 778].

На протяжении всего курса физики на конкретных фактах учителю важно формировать у своих учеников убеждение в том, что мир познаваем, что процесс познания идет по пути от менее полного знания к более полному.

Активизация познавательного интереса, внимания обучающихся достигается путем постановки вопроса, имеющего характер новизны, создания проблемной ситуации, указания на практическое и теоретическое значение темы. Одним из методов повышения эффективности усвоения знаний является проблемный метод, метод создания проблемной ситуации [5, с. 74].

Согласимся с мнением, что основными принципами обучения являются [6, с. 11]: принцип доступности учебного материала; принцип наглядности и связь учебного материала с жизнью; ведущая роль теоретических знаний; принцип индивидуализации и дифференциации обучения; принцип многократного повторения учебного материала; на уроке главным должен быть ученик с его вопросами и проблемами.

Учитель должен верить в возможности каждого ученика, тем самым располагая к знаниям предмета. «Педагогический оптимизм: вера в ученика, в его познавательные возможности – стимул познавательного интереса и нравственного развития» [7, с. 62].

Наблюдая опыты, демонстрируемые учителем, или ставя их самостоятельно, учащиеся познают на основе уже изученного, новые и более сложные закономерности, устанавливают связи между ними, пытаются сами оказывать воздействие на ход явлений. С развитием науки и техники человек познает самые удивительные и сокровенные тайны природы, ранее казавшиеся недосягаемыми или о существовании которых даже не подозревали.

Одним из вариантов реализации познавательных учебных действий может стать метод проектов, к которым можно отнести оригинальные задачи, лабораторные работы, домашние эксперименты, научные исследования. Можно предложить такие задания [4, с. 52]: 

1. Нетривиальные задачи:

• Какой тряпкой скорее соберешь лужу с пола – сухой или влажной?
• Можно ли в космическом корабле писать авторучкой?
• Почему спичкой можно зажечь несколько сложенных вместе лучинок, но нельзя зажечь тонкое полено, из которого сделаны лучины?
• Чашки для чая часто имеют форму с расширением к верхнему краю. Зачем?
• Почему свежеиспеченный хлеб весит больше, чем тот же хлеб остывший?

2. Лабораторные работы:

• Определение объема нескольких кусочков сахара – рафинада.
• Определение скорости протекания диффузии.
• Исследование скорости перемешивания воды.
• Исследование плотности реального газа в зависимости от изменения температуры при изопроцессах.
• Определение температуры кристаллизации нафталина.

3. Научные исследования:

• Исследование влияния влажности воздуха на живые организмы.
• Исследование диффузионных процессов в живой природе.
• Опыты по наблюдению и выявлению поверхностного натяжения.
• Исследование вязкости жидкости от температуры.
• Исследование зависимости кипения воды от внешнего давления.

Так, школьный учебник по молекулярной физике [2] содержит сложный материал, требующий абстрактные представления, знания математической статистики. В начале урока нужно перед ребятами ставить проблему, чтобы в результате самостоятельного поиска решения поставленной задачи, делали для себя открытие. Например, при изучении видов теплопередач интерес вызывают вопросы: «Как в темноте комары находят свою жертву? Известно, что, когда вы принимаете душ в ванной, занавески втягиваются внутрь. Почему?».

С целью формирования мышления возможно использовать различные формы познавательных заданий [4, с. 51]:

1. Вопросы (к примеру, «Зачем пахать и боронить землю перед посевом? Почему сырое дерево в огне шипит и изредка трещит?»);
2. Расчетные и экспериментальные задачи (к примеру, «Змей Горыныч съедает за обедом 5 м3 осиновых дров. Сколько часов он сможет вести бой с тремя богатырями, если ему для боя с одним богатырем нужна средняя мощность 30 кВт? КПД змея 30% (2,5 часа)»);
3. Дидактические игры (к примеру, «Физическое домино», «Физические пазлы»);
4. Загадки (к примеру, «вокруг носа вьется, а в руки не дается (запах)»);
5. Пословицы и приметы (к примеру, «Хорошо плавают лишь пузыри». «Соль мокнет – к дождю»);
6. Сказки с физическими явлениями (к примеру, «Байка про тетерева (Почему тетерев ночует в снегу?»);
7. Физические шутки (к примеру, «Почему зимой дни короче, чем летом?»).

Решение специальных заданий на выявление ошибок (логических, случайных и преднамеренных, математических) вызывает у учащихся большой интерес; формирует положительное отношение к процессу познания и личностные качества (трудолюбие, логическое мышление, заинтересованность); развивает внимательность, навыки по быстрому и эффективному поиску логических ошибок, умение прислушиваться к аргументам других участников, умение показать и отстоять правильность полученного ответа [3].

Задание № 1. «Найди ошибки», 8 класс, тема «Электрические явления». Форма выполнения задания: индивидуальная и работа в парах.

Карточка-задание: найти ошибки и исправить их. Объяснить, незнание какого материала их повлекло:

1. Электрический заряд можно делить бесконечно.
2. Протон – это частица, не имеющая заряда.
3. Атом в целом имеет положительный заряд.
4. Вблизи заряженных тел действие поля слабее, а при удалении от них поле усиливается.
5. В состав ядра атома входят частицы: протоны и электроны.
6. Атомы всех химических элементов одинаковы.
7. Главной характеристикой химического элемента является число нейтронов.

После выполнения задания проводится взаимопроверка и обсуждение ошибок.

Решение экспериментальных задач формирует у обучающихся умение проводить наблюдения и описывать их, задавать вопросы и находить ответы опытным путем, т. е. планировать проведение простейших опытов, проводить прямые измерения при помощи наиболее часто используемых приборов, представлять результаты измерений в виде таблиц, делать выводы на основе наблюдений, находить закономерности в протекании явлений.

Задание № 2. «Экспериментальная задача», 8 класс, тема «Тепловые явления», раздел «Закон сохранения энергии». Форма выполнения задания: групповая и индивидуальная.

Карточка-задание: на сколько процентов уменьшится энергия свободно падающего упругого теннисного мячика при одном соударении с поверхностью стола.

Оборудование: штатив с лапкой, линейка, теннисный мячик.

Учащиеся работают в группах. Решают задачу, применяя закон сохранения энергии, получают физическую формулу, проводят эксперимент, делают необходимые измерения и представляют результат в числовом виде. По результатам опыта делают вывод. Учащиеся отвечают на вопросы: «Можно ли сказать, что эта часть энергии исчезла? Значит ли это, что закон сохранения энергии нарушается?». Далее проводится обсуждение результата.

Познавательные учебные действия связаны с развитием знаний и умений:

• самостоятельное выделение и формирование познавательной цели;
  • поиск и выделение необходимой информации с применением методов информационного поиска, в том числе с помощью компьютерных средств;
  • структурирование знаний;
  • выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий;
  • рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности;
  • смысловое чтение, при котором происходят процессы постижения учеником ценностно-смыслового содержания текста, т. е. осуществляется процесс интерпретации, наделения текста смыслом;
  • умение адекватно, осознанно и произвольно строить речевые высказывания в устной и письменной речи;
  • действие со знаково-символическими средствами (замещение, кодирование, декодирование, моделирование).

Потребность в изучении физики формируется у учащихся в процессе реального усвоения ими физических теоретических и экспериментальных знаний. Процесс является цепным: успешное усвоение знаний ведет к возникновению новой познавательной потребности, которая, в свою очередь, способствует усвоению новых знаний.

Задание № 3. Сформировать положительное отношение к процессу познания, развить умение анализировать объект, осуществить сравнение, выделять общее и различное, установить аналогии служит задание № 3 «Ситуативная задача», 7 класс, тема «Простые механизмы», урок формирования знаний.

Форма выполнения задания: индивидуальная и коллективная. Постановка проблемной ситуации: ученикам дается тяжелая сумка, предлагается воспользоваться палкой для облегчения переноса груза. Необходимо ответить на вопросы: как расположить палку, на которой весит груз, на плече так, чтобы сила давления на плечо была наименьшей? Почему вы считаете, что груз должен располагаться именно в этой точке?

Изучаются теоретические вопросы: определение рычага; основные составляющие конструкции рычага.

Практическая ситуация: учащимся предлагается в ходе мини-эксперимента вывести условие равновесия рычага «Отношение сил обратно пропорционально отношению их плеч».

Задание № 4. «Составление кроссвордов», 8 класс, тема «Электрические явления»).

Цель задания: Формирование коммуникативных действий, направленных на структурирование информации по данной теме, умение сотрудничать в процессе создания общего продукта совместной деятельности, прислушиваться к аргументам других участников и учитывать их в своей позиции.

Форма выполнения задания: групповая работа. Класс делится на группы. Каждой вручается конверт с набором букв, из которых надо составить слово. Затем каждая команда составляет кроссворд с использованием этого слова и слов по данной теме. Побеждает команда, которая правильно и больше другой команды составит слов в кроссворде.

Задание № 5. 9 класс, тема «Механические колебания и волны» (закрепление темы путем сравнения графика колебаний и графика волны).

Цель: формирование познавательных навыков, мотивации учения; развитие интереса к физике, положительного отношения к процессу познания; формирование личностных качеств: трудолюбие, логическое мышление, заинтересованность.

Форма выполнения задания: индивидуальная. Учащиеся отвечают на вопросы письменно, придумывают новые параметры и строят графики:

1. В чем сходство и отличие двух графиков?
2. Какие физические величины можно найти из графика колебаний?
3. Какие физические величины можно найти из графика волны? Изучаемый материал связывается воедино, развивается логическое мышление, навыки самостоятельной работы, повышается активность учащихся, растет интерес к предмету.

Универсальные учебные действия – это инструменты для освоения, преобразования и создания знания, то, из чего складывается умение учиться, то, благодаря чему ученик становится субъектом учебной деятельности.

На основании изложенного, можно сделать вывод, что развитие познавательных способностей учащихся – длительный процесс.