Использование информационной модели содержания раздела «тепловые явления» школьного курса физики при реализации системного подхода на уровне основного общего образования

На сегодняшний день модернизация образовательного процесса является одной из приоритетных задач нашего государства, поскольку оно заинтересовано в развитии подрастающего поколения, способного вывести нашу страну на передовой рубеж развития. Поэтому современный образовательный процесс претерпевает серьёзные изменения, направленные на обогащение содержания образования и развитие активной учебно-познавательной деятельности обучающихся. Для решения данных задачи во ФГОС общего образования был введен системно-деятельностный подход.

Системно-деятельностный подход является интеграцией системного подхода, представляющего собой направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем, и деятельностного, предполагающего объяснение, описание, проектирование различных явлений и процессов с позиции категории «деятельность», ориентированного на изучение любого социокультурного феномена как деятельностного по своей сути [1].

Системный подход является универсальным инструментом познавательной деятельности и выступает как средство формирования целостного мировоззрения, поскольку позволяет рассмотреть объект как систему, целостный комплекс взаимодействующих объектов. Демонстрация обучающимся взаимосвязи научных элементов в теории позволит оптимизировать время на теоретическое изучение нового материала для того, чтобы уделить больше внимания собственной деятельности обучающихся. Дефицит учебного времени, возникающий при увеличении количества предметных результатов, приводит к необходимости максимальной систематизации теоретических знаний. Все в совокупности будет способствовать формированию у обучающихся целостной картины мира и мировоззрения.

Одним из способов, интенсивно включающих деятельность обучающегося на уроке, может стать применение информационных моделей.

Информационная модель, с одной стороны, это целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отображает наиболее существенные для исследователя свойства объекта» [2]; с другой стороны, это качественный инструмент в стимулирования собственной деятельности обучающегося. Информационная модель способствует освоению не только предметных результатов, но и метапредметных. Например, познавательных УУД, включающих самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели, поиск и выделение необходимой информации, структурирование знаний. Использование информационных моделей позволяет обучающимся, основываясь на необходимом образовательном минимуме, самостоятельно выстраивать оставшуюся, неизвестную часть материала.

Первым опытом реализации системно-деятельностного подхода через информационную модель может стать освоение раздела «Тепловые явления», т.к. освоение предыдущих разделов носит ознакомительный и вводный характер в процесс обучения физике.

Тепловые явления имеют большое значение для жизни человека, поскольку являются основой многих процессов, важных для его жизнедеятельности. Они происходят повсеместно и позволяют нам ощущать тепло, обогревать наши дома, готовить еду и работать с многими другими машинами и аппаратами.

Изучение курса физики начинается с рассмотрения механических явлений. Это связано с высокой степенью наглядности, поскольку за основу берутся те процессы и взаимодействия, механизм действий которых хорошо визуализирован в предметах, окружающих обучающегося в повседневной жизни. Следующий раздел – «Тепловые явления», он изучается на уровне основного общего образования в 8 классе, в объеме 22 часов. При изучении раздела «Тепловые явления» обучающиеся знакомятся с принципиально новым понятием микромира, постольку такие явления обусловлены движением молекул и их взаимодействием, наглядность которых недостаточно хороша.

Изучение тепловых явлений должно сопровождаться формированием абстрактного мышления для лучшего понимания процессов, протекающих в микромире. Всё это приводит к необходимости изучения понятий в виде единой системы знаний.

Этого можно достигнуть с помощью системного подхода, который позволяет тщательно изучить каждый элемент научного знания по отдельности, проанализировать и сопоставить их друг с другом, объединив в целостную структуру. Одним из инструментов такого подхода могло бы стать использование информационных моделей.

Для того чтобы интегрировать информационные модели при реализации системного подхода, необходимо определить совокупность элементов научных знаний, которые определяют содержание раздела «Тепловые явления» и установить между ними связи.

Нормативное содержание раздела определяют следующие документы: ФГОС ООО, примерная основная образовательная программа базового уровня, кодификатор и спецификация ОГЭ, универсальный кодификатор 7-9 классы. Все элементы содержания, представленные в нормативных документах, можно распределить по трем группам содержания: «Первоначальные сведения о строении вещества», «Тепловые процессы» и «Тепловые двигатели». Такое распределение связано с содержанием УМК по физике А.В. Пёрышкина, также с распределением проверяемых элементов содержания в универсальном кодификаторе для 7-9 классов.

Разработанная информационная модель по разделу «Тепловые явления» представлена на рисунке 1 в виде структурного графа. На протяжении всего изучения раздела обучающиеся и учитель совершают туристическое путешествие, результаты которого фиксируют внутри разделов информационной модели.

Рис. 1. Структурный граф информационной модели «Тепловые явления»

Для обучающихся информационная модель раздела «Тепловые явления» будет представлена в виде конкретных образов-объектов, с которыми они будут знакомиться в процессе обучения (рис. 2).

Рис. 2. Информационная модель раздела «Тепловые явления»

Проведём процедуру обозначения объектов: Домик является музеем-экспериментарием, «посещая» который обучающиеся знакомятся с новым материалом и повторяют уже изученный в 7 классе материал о первоначальных сведениях о строении вещества, совершая путешествие по реке, обучающиеся изучают тепловые процессы, а возвращаясь в город на автомобиле, остановившись на заправке, рассматривают тепловые двигатели.

Так, например, знакомство с такими различными физическими явлениями как поверхностное натяжение, броуновское движение и преобразование энергии в тепловых машинах может происходить при помощи демонстрационных экспериментов, результаты которого обучающиеся могут фиксировать внутри информационной модели. Помимо этого, внутри информационной модели можно фиксировать определения, формулы и единицы измерений физических величин, формулировки и условия применимости физических законов, показывать практическое применение изучаемых явлений и величин.

Основным преимуществом использования разработанной информационной модели является возможность систематизации теоретических знаний. Информационная модель позволит обучающимся увидеть не только взаимосвязи между изучаемыми элементами научного знания, но и осознать, какую роль эти знания играют в окружающей действительности.

Оптимизация времени, отводимого на изучение нового материала, является важным аспектом применения информационной модели. Благодаря ей можно эффективно организовать учебный процесс и уделить больше внимания деятельности обучающихся на уроке.

Кроме того, использование разработанной информационной модели в процессе изучения раздела «Тепловые явления» позволяет отойти от привычного попараграфного подхода к обучению. Вместо изучения отдельных фактов и понятий, информационная модель позволит обучающимся проанализировать и установить логические связи между изучаемым материалом.