Особенности формирования познавательного интереса учащихся на уроках физики

«Где только возможно, изучение должно стать переживанием», – писал А. Эйнштейн [10, с. 94]. Именно сопереживание, изучаемому на уроке, приведет к эмоционально-чувственной воспитанности учащихся, которая и определяет отношение человека к знаниям, их приобретению, поиску.

Под познавательным интересом к предмету понимается избирательная направленность психических процессов человека на объекты и явления окружающего мира, при которой наблюдается стремление личности заниматься именно данной областью. Интерес – мощный побудитель активности личности, под его влиянием все психические процессы протекают особенно интенсивно и напряженно, а деятельность становится увлекательной и продуктивной [10, с. 94].

В теории и методике преподавания физики уделяется внимание многим факторам обучения, от которых зависит получение личностных, предметных и метапредметных результатов в соответствии с требованиями к результатам обучения ФГОС. Одно из требований к личностным результатам обучения заключено в сформированности познавательных интересов, а также мотивации образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода.

Вопрос полноты достижения запланированных результатов обучения на конкретном уроке физики всегда актуален для учителя. Корректировка применяемых методов, приемов и средств обучения на разных этапах учебного занятия по физике дает учителю возможность управлять конкретным полученным результатом обучения, но не оказывает прямого влияния на мотивации образовательной деятельности школьников [1, с. 138].

Цель изучения школьного курса физики заложена в требованиях ФГОС к результатам обучения [11]. В п. 9.12 ФГОС нашли отражение требования к предметным результатам освоения базового курса физики по учебному предмету «Физика» (базовый уровень), например:

1. Сформированность представлений о роли и месте физики и астрономии в современной научной картине мира, о системообразующей роли физики в развитии естественных наук, техники и современных технологий, о вкладе российских и зарубежных ученых-физиков в развитие науки;
2. Сформированность умений распознавать физические явления (процессы) и объяснять их на основе изученных законов: равномерное и равноускоренное прямолинейное движение, свободное падение тел, движение по окружности, инерция, взаимодействие тел, колебательное движение, резонанс, волновое движение;
3. Владение основополагающими физическими понятиями и величинами, характеризующими физические процессы (связанными с механическим движением, взаимодействием тел, механическими колебаниями и волнами) и др.

Во власти школьного учителя физики, следуя общей заданной цели ФГОС, сформулировать цель урока, его конкретных этапов, наполнив их содержанием, выбрать методы, приемы, средства обучения, организовать познавательную деятельность учеников.

Повлиять напрямую на мотивацию образовательной деятельности школьников учитель не может, поскольку мотивация зависит только от самого обучающегося. Учитель может способствовать созданию условий на уроке физики для [1, с. 138]:

1. Познавательной деятельности ученика при изучении физики;
2. Эмпатичной вовлеченности через познавательную активность ученика;
3. Обеспечению пространственно-временных условий, способствующих возникновению мотивации образовательной деятельности школьников при изучении физики через цепочку – «любопытство – любознательность – интерес – познавательный интерес».

Не секрет, что школьники воспринимают физику как науку сухую, скучную, не интересной. Действительно, часто ли мы на уроках находим время для шуток? Повторяющиеся в задачах слова: «шарики, тележки, тела и др.» внушают многим ребятам стойкую неприязнь к сложному предмету – физике. Поэтому учитель, для роста познавательной деятельности используют занимательные опыты, загадки, пословицы, отрывки из сказок и мультфильмов и т. д. Формы развития познавательного интереса, это – мотивация, научность знаний и творчества школьников [2, с. 50].

Познавательная активность – интегративное качество личности, проявляющееся в стремлении к познанию, определяющее устойчивый интерес к поиску новых знаний, готовность к поисковой деятельности, инициативности и самостоятельности в ней, выражающееся в положительных эмоциях и рефлексивном самоуправлении [9, с. 94]. Познавательную активность возможно рассматривать как активную деятельность и стремление, направленное на эффективное получение знания и умений, которую можно мотивировать и стимулировать.

Любое научное знание усваивается только тогда, когда у обучающегося есть познавательная потребность и мотивации к получению знаний. Познавательная потребность должна подкрепляться положительными эмоциональными переживаниями, например, от успешного решения задачи. Познавательная потребность побуждает учеников на самостоятельную активность, самообразование [12, с. 119].

На поставленные вопросы ученик стремится самостоятельно найти верный ответ, преодолевая затруднения и противоречия, возникающие в процессе поиска верного решения. Согласимся с мнением Г. И. Щукиной, которая считает, что основой для развития познавательного интереса учащихся являются ситуации решения задач преимущественно поискового, творческого и нестандартного характера, ситуации активного размышления, догадок, мыслительного напряжения, доказательства суждений, применения полученных знаний, принятия решений [14, с. 146].

Опыт показывает, что в развитии интереса к предмету нельзя полностью полагаться на содержание изучаемого материала. Если ученики не вовлечены в активную деятельность, то учебный материал вызовет в них, скорее всего, созерцательный интерес к предмету, который не будет являться познавательным интересом. Учителю важно сделать так, чтобы большая часть учеников имела интерес к процессу познания, то есть они хотели бы об этом узнать, прочитать. Важно сделать так, чтобы обучающимся стало интересно учиться, для чего необходимо сделать каждый урок интересным для каждого ученика.

Широкое применение демонстраций в процессе обучения способствует активизации умственных, творческих, волевых усилий курсантов, формированию позитивной мотивации к изучению физики, то есть активизации творческо-поисковой, учебной деятельности обучающихся, активизации самостоятельной работы [13, с. 10].

В процессе обучения физике изменяется объект интереса учащихся. Вначале это факты, опыты, явления; затем – возможности их объяснения; потом – глубокое их истолкование и теоретическое обобщение на основе ведущих теоретических идей, приводящие к пониманию физической картины мира [10, с. 97].

Как может учитель физики судить об уровне интереса учащихся на уроках? Можно сформулировать следующие показатели интереса [10, с. 98]:

• активное включение в учебную деятельность;
• реакция на звонок с урока;
• самостоятельность выводов и обобщений;
• добровольное выступление с докладами;
• участие по собственному желанию в анализе и дополнениях ответов товарищей;
• желание проникнуть в сущность явлений и законов, объяснить окружающие явления;
• самостоятельное проведение экспериментов, работа с приборами в кабинете и дома;
• свободное чтение научно-популярной литературы в школьной библиотеке и дома;
• участие во внеклассной работе по физике.

Например, современная методика обучения решению задач [6, с. 8-14; 7; 8] советует использовать «Десять заповедей» – т. е. десять правил, алгоритм действий учащихся при работе с задачами: 

1. В основе методов решения физических задач используются физические законы.
2. Задача может быть решена только в рамках выбранной абстрактной моделью.
3. Математика при решении задач играет роль инструмента, прибора исследования.
4. Решение справедливо в рамках выбранной системы отчета.
5. Критерием правильности решения является физический опыт.
6. «Каждое слово должно иметь смысл».
7. В исходной системе уравнений каждое уравнение должно иметь свое название.
8. Сначала – система уравнений, потом – решение.
9. В физике сравниваются величины одинаковой размерности.
10. Последний этап решения физической задачи – анализ полученного результата.

Решение большинства задач в школах проводят по упрощенной схеме [3, с. 26-27]:

1. Анализ и запись условия задачи, и его наглядное пояснение схемой или чертежом;
2. Составление уравнений;
3. Совместное решение полученных уравнений относительно той или иной величины, считающейся в данной задаче известной;
4. Анализ аналитически полученного результата и числовой расчет.

Существует несколько форм записи известных величин: в строчку; в «столбик»; решение с пояснениями. Получив ответ в общем виде, и проанализировав его, приступают к числовым расчетам. Перед этим выбирают систему единиц, в которой решено проводить вычисления. Проводя арифметические расчеты, можно пользоваться правилами приближенных вычислений. Ниже приведены примеры задач, решение которых вызывает большой интерес к нахождению ответа.

I. Расчетные задачи:

1. Завод, на котором работает инженер, находится за городом. Каждый раз к приходу поезда на станцию приезжает заводская автомашина, которая доставляет инженера на место работы. Однажды инженер приехал на станцию на 1 час раньше обычного и, не дожидаясь машины, пошел на завод пешком. По дороге он встретил автомобиль и приехал на завод на 10 мин раньше обычного. Сколько времени шел инженер до встречи с заводской машиной? (55 мин.).
2. Какое количество капель воды находится в кубическом сантиметре тумана, если видимость равна 100 метров и туман держится около часа? (70 капель). Данная задача требует теорию рассеяния света, силу сопротивления падения капель и формулу Стокса.
3. Оцените высоту падения, на которой застывает расплавленная свинцовая капля (45 м).
4. Круглый стальной конус высотой 10 см и диаметром основания 8 см катится без скольжения по горизонтальной плоскости, делая один оборот вокруг вертикальной оси, проходящей через вершину конуса, в течение 2 секунд. Определить силу статического трения (0,29 Н).
5. На двух нитях подвешен шарик радиусом 1 см. Шарик вращают, нити закручиваются, вследствие чего шарик поднимается. Когда было сделано 20 оборотов, шарик поднялся на 1,2 см. Шарик отпускают и нити раскручиваются. Какова скорость центра шарика и частота оборотов, когда он вернется к первоначальному уровню? (0,7 см/с; 12 Гц).
6. Атмосфера Земли состоит из 78,08 % азота и 20,95 % кислорода. Определить парциальное давление в атмосферных составляющих воздуха (0,78; 0,22 атм.).

II. Экспериментальные задачи:

1. Какую силу нужно приложить к ручке слесарного молотка, чтобы вырвать забитый гвоздь?
2. Экспериментально определите скорость движения пальца руки.
3. От пламени одной спички можно зажечь несколько деревянных лучинок. Почему не загорается деревянное полено, из которого расщеплены лучинки?
4. Как с помощью стального шарика и секундомера определить радиус большого сферического зеркала.
5. Двухметровая волна движется по поверхности водоема. Как определить скорость распространения волны?
6. Деревянную палочку можно резать быстровращающимся диском. Почему? Определите наибольшую частоту вращения.

III. Пословицы, поговорки, загадки:

1. Объясните смысл пословицы «Гвоздь от молотка визжит, от гвоздя стена трещит».
2. Объясните смысл поговорки «От пустой бочки много шума».
3. Разгадайте загадку «Вокруг носа вьется, а в руки не дается».
4. Объясните смысл приметы «Какой пень – такая и погода».
5. Змей Горыныч съедает за обедом 5 кубометров осиновых дров, что соответствует 4 ГДж энергии. Сколько часов может вести бой с тремя богатырями, если для битвы Горынычу необходима средняя мощность 30 кВт на одного богатыря. Боевой КПД змея 30% (3,6 часа).
6. Объясните смысл финской пословицы «Корабли спускают, так салом помазывают» 

Причин, которые ведут к потере интереса к освоению новых знаний, к овладению технологией исследовательской деятельности (и как следствие потере интереса к предмету), возможно назвать несколько [5, с. 12]:

• не в полной мере применяются элементы исследования, как важнейшего компонента при обучении физике, в лабораторных и практических работах: ввиду недостаточности оборудования или упрощённости самой экспериментальной модели, затрат большого количества времени учащимися на расчет искомых величин и погрешностей измерений, невозможности многократного повторения эксперимента при различных параметрах и т. д;
• невозможность показа некоторых физических экспериментов в условиях школы, ввиду их дорогой стоимости или высокой опасности и т. д.;
• формальный подход к решению физических задач (решение их только на бумаге и невозможность проверки полученного результата на практике).

Как бы быстро ни развивались новые технологии в современном мире, главный ресурс, без которого невозможно воплощение новых стандартов школьного образования, – учитель и его отношение к учебному процессу, его творчество и профессионализм, его умение раскрыть способности каждого ребенка. Для этого он должен находиться в постоянном поиске инноваций, внедрять их в свою работу [4, с. 470].

В заключении хотелось бы отметить, что в школьном курсе физики, при недельной нагрузке в 2 часа, физика изучается поверхностно. У большинства школьников в голове создается «винегрет» из определений, понятий и формул. Не хватает учебного времени для восприятия, понимания, закрепления материала. Важно, чтобы на уроках физики решались бы задачи (от простых до сложных) с показом занимательных опытов, с использованием мультимедиа и игровой формы (загадки, пословицы, стихи, сказки, видеосюжеты и т. д.). Для контроля выполнения заданий важно использовать тестовые задачи. Экспериментальные задачи повышают желание решать физические задачи как в школе, так и дома.

Работа учителя физики по организации повышения учебной деятельности школьников должна строиться с учетом постепенного, планомерного и целенаправленного достижения желаемой цели – развития творческих, познавательных способностей учащихся. Использование современных методов стимулирования познавательной активности учащихся способствует более осознанному усвоению общего курса физики, совершенствует методику ее преподавания, усиливает познавательный и профессиональный интерес учеников.