Педагогические науки/5.

Современные методы преподавания

 

Соискатель Кузьмичева Т.Ю.

Заслуженный учитель Российской федерации

МОУ «Гимназия №38» г. Дзержинск Нижегородской области, Россия

 

Формирование научной и профессиональной компетентности обучающихся на уроках физики через деловые игры.

1.    О терминологии: компетенции и деловые игры

 Известно, что компетентность – владение, обладание человеком соответствующей компетенцией, включающей его личное отношение к ней и предмету деятельности.

Компетенция – это заданное содержание компетентности, которое необходимо освоить, чтобы быть компетентным  (1).                                                                                                   

Для образования важно формировать ключевые компетенции – это умение выполнять целостное, понятное, грамотное действие, решать реальную ситуацию, задачу.                                                    

  Если они конкретизируются на уровне образовательной области и учебного предмета на определенной ступени обучения, то это - предметные компетенции. Наиболее ценные – общепредметные компетенции, которые относятся к целому кругу учебных предметов и образовательных областей. Как правило,   формирование общепредметных компетенций  активно осуществляется  через межпредметную интеграцию и деловые игры.

Заглянем на любые обучающие курсы или  семинары, где готовят специалистов для выполнения конкретных профессиональных операций. И мы увидим, что   основная деятельность обучающихся проходит в самостоятельной работе, в тренингах, в деловых играх. Будущие специалисты оттачивают свои умения так, чтобы стать компетентными в своей области деятельности.

 Технология деловой игры  реализует компетентностный подход – это подход, акцентирующий внимание на результате образования, причем в качестве результата рассматривается не сумма усвоенной информации, а способность человека действовать в различных проблемных ситуациях, используя эту усвоенную информацию.

Также, технологию любой  игры необходимо рассматривать как:

·     реализацию  деятельностного подхода;

·      как условия для  разрешения проблемной ситуации – ситуации, ставящей  человека в условия, требующие от него необходимости сделать выбор, принимать решения.

Можно использовать такую  модификацию деловых игр в условиях имитационного моделирования жизненных ситуаций (общенаучных, профессиональных, социальных, политических и т.д.):

·     Имитационные игры      

·     Операционные (отработка конкретного вида деятельности)

·     Ролевые игры

·     Игровое проектирование

·     Деятельностно - практические игры   (2)

 

2.    Физика – главная наука?        

Учебные деловые игры как  внутришкольные игровые технологии – достаточно популярны среди опытных учителей – практиков и, как правило,  рассчитаны на средний и старший возраст. В основном эта педагогическая технология используется учителями гуманитарных или экономических учебных предметов.

Но с большой эффективностью учебные деловые игры можно использовать и в естественно-математическом образовании. Например, на уроках физики. Почему это важно? Физика – главная наука?

Физики шутят: «Математика – царица всех наук, но служанка физики». Покажем, что физика – царица всех наук.

«Человек – един. Едино его бытие и познание – наука. И существует только одна наука – физика в широком смысле этого слова, понимаемая как наука о природе. Она появилась, когда мышление – в - мире превратилось в мышление – о - мире.

 Природу познания изучает гносеология, природу бытия - онтология, природу морали – этика, природу чувств и влечений – психология, природу физических полей (и вещества) – физика в узком смысле слова.

Во времена Пифагора математика, физика, философия, и религия были едины и неразделимы. Очевидно, в будущем они могут вновь слиться в единую панфизику.»  Так рассуждает д.ф.м.н Р.Ф.Полищук  (3)

По определению математика В. И. Арнольда, даже математика есть просто часть физики, где эксперименты наиболее дешевы.

 «Физика – это наука понимать природу» - утверждает Э. Роджерс.

«Истинная физика – та, которая сумеет включить человека в цельное представление о мире»…- рассуждает П. Тейар де Шарден.

А именно это и требуется для человека ХХI века. Значит, роль физики  в формировании компетентностей современных школьников не просто велика, а самая значительная. Вот почему можно смело утверждать, что «Физика – «царица всех наук».

3.    Примеры  применения технологии деловых игр

на уроках физики

На уроках физики педагогические деловые игры могут по классификации Г.К.Селевко быть следующей   (2):

·     По характеру деятельности – интеллектуальные, иммитационные;

·     По характеру педагогического процесса – разнообразные:

Обучающие

Тренинговые

Контролирующие

Обобщающие

Познавательные

Воспитательные

Развивающие

Исследовательские

Репродуктивные

Продуктивные

Проектировоч-

ные

Творческие

Коммуникативные

Диагностические

Профориента-ционные

 

·       По игровой среде:

Без предметов,

 с предметами

Кабинетные,

 на местности

Компьютерные,

Телевизионные,

ТСО,

Телекоммуника-

ционные

Технические,

со средствами передвижения

 

На уроках физики мы можем иммитировать элементы  работы для  некоторых профессий. А это важно для активной и неформальной  профориентационной работы образовательного учреждения.    

На уроках физики через  игровую  технологию активно формируются      ключевые (научные  и профессиональные) компетентности, часто  претендующие на общепредметные, так как  в  деловой  игре  осуществляется и межпредметная интеграция.

Пример:

1.     Урок – деловая игра «Институт Физики Земли»

 

(игра – имитационная, деятельно-практическая) (8,10 классы)

 

Цели урока:    формировать и развивать ключевые общепредметные компетенции (научные, экологические) на уровне грамотности и интерпретатора.

Задачи урока:

1.     вовлечь обучающихся в активную форму деятельности: имитационно  – ролевую игру;

2.     повторить в процессе урока основные теоретические сведения по теме «Тепловые явления»;

3.     формировать  основные навыки быстрого включения в деятельность группы, правильные коммуникативные навыки общения;

4.     учить четко, доступно и правильно презентовать результаты своей работы.

Оборудование к уроку:

·        в\ролик  «Планета Земля», презентация к уроку;

·        м/м проектор, компьютер;

·        раздаточный материал – тексты заданий для групп – лабораторий;

·        научно-популярные  статьи из газет по теме урока;

·        рейтинговый ситуационный анализ презентаций (на доске или экране  – в виде таблицы)

Проблемная ситуация:

Демонстрацию видеоролика  «Планета Земля» комментирует учитель:

 

·        наша планета не так уж и велика:  ¾ ее литосферы покрывают   мировые воды, всего ¼ поверхности  - суша (много гор, пустынь),  а   ее воздушная оболочка и совсем не видна из космоса;

·        из всей массы мировых вод только 4% - пресные воды;

·        тонкая воздушная оболочка Земли – атмосфера - загрязняется промышленными отходами, выхлопными газами, -  нагревается;

·        литосфера Земли эволюционирует, и как ни удивительно, большую роль в этом играют не только вулканические и сейсмические процессы, но и непрерывная метеоритная «бомбежка» поверхности Земли (масса Земли ежегодно возрастает на 150  тонн -  за счет космического вещества).

 

Научно-исследовательский   «Институт «Физики Земли» уже давно (раньше журналистов)  обеспокоен техногенными процессами,  просит лаборатории провести серьезные расчеты и опровергнуть или подтвердить выступления  журналистов.

Задания лабораториям:

 

1.     В лабораторию мировых вод  Земли:

 

Задания:

1.       Прочитайте статью журналиста о будущем  льдов в Антарктиде.

2.       На земном шаре покровные льды сосредоточены в основном поровну в Антарктиде и Гренландии. Оцените, какое количество теплоты, полученное Землей от Солнца и парникового эффекта, может растопить эти холодные льды? Какие будут последствия на Земле после этого? (Для оценки используйте географические карты Земли).                                                                                                     

Подсказки:

а) Считайте толщину льдов порядка 1 км. Оцените площадь льдов по карте. Найдите объем льдов.

б) Используя знание физических формул, найдите количество теплоты.

в) Оцените, распределив полученную воду по всей поверхности Земли, высоту подъема воды.

3.       Оцените реальность выводов, проведенных журналистом.

 

 

 

 

2.     В лабораторию атмосферы Земли:

 

                                                          Задания:

1.     Прочитайте статью журналиста о глобальном потеплении (в том числе и атмосферы).

2.     Оцените, на сколько градусов нагреют атмосферу Земли все автомобили за один год, если их  средний коэффициент полезного действия составляет 30 %. Какие последствия могут быть?

Подсказки:

а) Считать, что за одну секунду топливо в цилиндре при сгорании выделяет 1000 Дж.

б) Оценку числа автомобилей на Земле произведите сами, используя знания по географии и математике.

в) Оцените массу атмосферы сами, взяв нужные параметры из таблиц.

       3.   Оцените реальность опасности для атмосферы  от автомобилей.

                   

 

 

 

 

 

 

      3.  В лабораторию литосферы Земли:

 

Задания:

1.     Прочитайте в статье специалиста  (Интернет: email: venjamin@icom.ee
URL: http://www.aai.ee/~vladislav  )  о процессе образования ударных кратеров при падении метеорного тела и последствиях удара.

2.     Рассчитайте массу и  энергию, выделяющуюся при падении железного метеорита размером 10 м, 100м.

3.     Опишите сценарий такого процесса взаимодействия метеорного тела с литосферой.

4.     Используя таблицу из статьи, сравните это энерговыделение с другими природными явлениями.

                                                              Подсказки:

·        Примите  форму метеорного тела за шар.

·        Плотность железного метеорита найдите в таблице.

·        Скорость тела оцените сами.

                 

                  

 

Предложите идеи защиты человечества от метеоритной и астероидной опасности.

 

 

 

 

 

Защита презентаций.

Выступления лидеров групп – это защита своих оценочных проектов. Рейтинговый ситуационный анализ проводится  в виде обобщающей таблицы с типичными показателями:

 

Лаборатория

Защита презентации

Ответы на вопросы

Активность группы при защите и рецензиях

Общее число           баллов

Мировые воды Земли

 

 

 

 

Атмосфера Земли

 

 

 

 

Литосфера Земли

 

 

 

 

        

 

Примерные образцы ответов, данных  группами  – лабораториями.

 

1. Лаборатория  мировых вод  Земли.

Высота подъема уровня мирового океана после таяния льдов Гренландии и Антарктиды  оценивается:  h=32 м.

Это будет выглядеть так: огромные территории будут затоплены водой. Среди них окажутся как плодородные сельскохозяйственные земли, так и  экономически значимые портовые города, жилые районы Европы, Азии, Америки. А это – катастрофа для жителей Земли.

 

 

 

 

 

2. Лаборатория атмосферы Земли.

Расчеты дают  изменение температуры за год  - T: T = , T=0,0020 .

А за 100 лет атмосфера нагреется на 0,2 градуса,  - это уже опасно!

В СМИ приводятся сведения, что за ХХ век температура повысилась приблизительно на 1 градус.

Значит, вероятно, одна из причин изменения климата – нагрев атмосферы Земли выхлопными газами тепловых двигателей.

 

3.     Лаборатория литосферы Земли.

 

1.     Расчеты дают: энергия, выделяющаяся при взрыве,:

 При  размерах в 10 м выделится  2246,4 х 1012 Дж.

А при размерах в 100 м выделится  2246,4 х 1015 Дж.

 

    2. Сценарий процесса:

·        Ударный эффект

·        Резкий нагрев воздуха, пожары

·        Выброс большого объема земных пород

·        Воздушная ударная волна

·        Сплав земных и космических пород (образование импактитов)

·        Резкое изменение формы поверхности, образование кратера

·        При наличии  источников грунтовых вод – образование озера

 

3. Энерговыделение Е1 = 2,2 х 10 15 Дж и Е2 = 2,2 х 10 18 Дж  можно сравнить с землетрясениями  в 8-9 баллов.

 

 

Явление

Земля получает от Солнца в год

Взрыв вулкана Тамбора в 1815 году

Все землятрясения в год

Самая мощная термоядерная бомба

Землетрясение 8,5 баллов

Энергия

5,2·1024 Дж

>1023 Дж

1019 Дж

4·1017 Дж

1,5·1017 Дж

 

Космические тела размером больше 10 и меньше 100м падают на планету раз в 1000 лет. Источники этих данных – неизвестны.

 

 

Примеры других игровых занятий.

Наиболее тщательно разработанные и проведенные неоднократно в  практической деятельности:

 

1.         «Сила тяжести. Сила тяжести на различных небесных телах»

             ( изучение нового материала, 7, 9 классы)

(Туристские  менеджеры  турагентства  «Нижний Новгород-ВСЕЛЕННАЯ-ТУР»)

2.        «Работаем на  строительной  площадке» -     (обобщение  знаний по курсу физики 7 класса в практическом                                               применении)

 

3.      «Строим теплый дом»

(обобщение знаний по теме «Тепловые явления»; 8,10 классы)

4.     «Виртуальный космический полет к экзопланете»   

(10,11 классы; в системе дополнительного  образования)

 

5.     «Спектральный анализ» (изучение нового материала, выполнение прикладных заданий; 11 класс)

 

 

6.     «Памяти ученых: «Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого»…»  (в рамках поликультурного образования оценивается деятельность ученых - физиков Англии как образец высочайшего творчества разума и  величайшего трудолюбия; 11 класс). (Формирующие компетенции:  умение применять знания в нестандартных ситуациях)

 

7.     «Виртуальная экскурсия на оптико-механическое производство» (обобщение знаний по теме «Оптика»; 8,11 классы).

 

8.     «Что? Где? Когда?»  (посвящение в  Космонавтику) (7-11 классы, на уроке   и в системе дополнительного образования).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.   Выводы из анализа практического применения игровых технологий на уроках физики:

А)      Серьезные научные расчеты, проводимые обучающимися во время деловой игры,  помогают в формировании научной физической, астрономической, географической,  экологической и других естественно – математических   компетентностей.

         Б)      Обучающиеся учатся оценивать компетентность авторов газетных и журнальных статей, других печатных источников.

В)      Деловые игры на уроках физики и астрономии – это не игры, а серьезный тренинг, формирующий ключевые и шлифующий общие компетенции.

Г)      Деловые игры   учат видеть настоящую науку через игру, помогают определиться в жизни  будущим специалистам в науке и технике;

Д)  Деловые игры легко помогают решать все основные педагогические

задачи: обучающие, воспитывающие, развивающие, формирование компетенций.

Интересно высказывание ученого-физика, педагога с 40-летним стажем, отца 12 детей сэра Оливера Лоджа: «Тренировки ума методами, которые претендуют на преподавание предмета и не учат ему, есть расход драгоценного времени юношества на трудоемкое вскапывание земли и прополку земли, на которой ничего не вырастет; от которой нечего и ожидать плодов. Это не только пустая трата времени, это – преступление; и оно приводит к времяпрепровождению в неэффективной и непродуктивной деятельности; жизненное время расходуется в направлениях, не сулящих выгоды и вводящих в заблуждение  без надежды на какой-либо исход, и с глазами, закрытыми для понимания возможностей роста и прогресса в мире.» (из цикла лекций О.Лоджа  1905 года «Школьное обучение и школьная реформа»).  (На русский язык лекции полностью не переведены) (4). /Информация взята из (5)./

Важно прислушаться к мыслям передовых ученых конца 19 века.

 

Литература.

1.     Хуторской А.В. «Определение общепредметного содержания и ключевых компетенций как характеристика нового подхода к конструированию образовательных стандартов» Доклад на отделении РАО, 23 апреля 2002 года.

2.     Г.К.Селевко  «Энциклопедия образовательных технологий», Том 1, М., НИИ школьных технологий, 2006.

3.     «Этика, эстетика и наука», Астрокосмический центр физического института им. П. Н. Лебедева  РАН, Ежегодник «Дельфис», 2001 г.

4.     Lodge O. School Teaching and School Reform, London: Williams§Norgate. URL: http://www.archive.org/details/ schoolteachingscOOlodguoft

5.     М.А.Бражников «Провозвестник эры радио сэр Оливер Лодж» «Физика-1 сентября» №6, 2011 г. (Издательский дом «1 сентября»)