Учебная ситуация 1. Общие характеристики учебных исследований в формате «исследовательских программ»
Задание 1. Прочитайте текст
В данном разделе мы рассмотрим тип учебных исследований, в которых самостоятельная исследовательская деятельность учащихся реализуется через:
- индивидуальную и групповую работу по формулированию проблемного вопроса, лежащего в основе обсуждаемой ситуации;
- индивидуальную или групповую деятельность по разработке «программы комплексного» изучения природного объекта, явления;
- индивидуальную или групповую деятельность по придумыванию вариантов необходимых экспериментальных установок;
- придумывание экспериментальных процедур.
Такие уроки мы предлагаем называть «уроки-исследования в формате исследовательских программ».
Данный тип учебных исследований может быть в буквальном смысле продолжением «исследовательского задания».
Так, в ходе «исследовательского задания» школьники обнаруживают «эффект», знакомятся с его природой и сущностью.
А на втором шаге школьники составляют и реализуют «исследовательскую программу», например, изучения факторов, влияющих на силу Архимеда; или программу изучения зависимости температуры кипения воды от величины атмосферного давления; или программу изучения химических свойств кислот в зависимости от их концентрации и т.д.
«Модельная» реплика учащихся может звучать, например, вот таким образом:
— Мы знаем, что… А какие условия, факторы на это влияют? Как и при помощи чего это можно выяснить? Давайте проведем вот такие эксперименты и проверим…(выясним)…
Второй вариант организации учебных исследований, которые мы называем «учебное исследование в формате исследовательской программы», – это изобретение школьниками экспериментальных процедур, направленных на получение знаний «концептуального характера».
В рамках этих ситуаций учащиеся исследовательским образом переоткрывают физические законы; обнаруживают физические силы и физические процессы; открывают новые типы химических реакций; механизмы функционирования органов и их систем; механизмы, лежащие в основе жизнедеятельности организмов или их взаимодействия друг с другом и т.д.
Самое главное и важное здесь то, что школьники формулируют исследовательский вопрос и разрабатывают (!) программу экспериментов.
Этими особенностями уроки исследовательской направленности отличаются от уроков проблемного обучения.
Данный тип учебно-исследовательской работы может быть инициирован в 7-8 классах и продолжен в следующих классах.
Безусловно, работа проходит при поддержке учителя, но предложения по организации экспериментальных процедур должны, и это принципиально важно, исходить от учащихся.
Задание 2. Познакомьтесь с описанием урока-исследования по физике
«Статика»
Оборудование: компьютер с проектором, неваляшка, таблица, раздаточный материал, набор брусков, динамометры, измерительная лента, деревянные линейки, презентация.
Ход урока
Учащиеся вместе с учителем формулируют цели и задачи урока.
У.: Сегодня на уроке мы с вами попытаемся показать значимость данной темы в повседневной жизни. В течение всего урока вы будете анализировать различные ситуации на наличие или отсутствие поступательного и вращательного движения, а также определять практическое значение центра тяжести тела. На уроке вы будите демонстрировать свои интеллектуальные умения, а также умение работать в группах, с физическими приборами. Продемонстрируем свои умения обобщать и делать выводы на основе эксперимента.
Послушайте теоретическую часть, необходимую для работы.
Центром тяжести каждого тела является некоторая расположенная внутри него точка — такая, что если за неё мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение». Архимед.
У каждого предмета есть центр тяжести. Изучение этого свойства тел необходимо для понимания понятия равновесия тел, при решении конструкторских задач, расчете устойчивости сооружений и во многих других случаях. В своем труде «О равновесии плоских тел» Архимед употреблял понятие центра тяжести; впервые же было введено неизвестным предшественником Архимеда или же им самим, но в более ранней, не дошедшей до нас работе.
Прошло 17 веков, и Леонардо да Винчи сумел найти центр тяжести тетраэдра. Параллельно с этим он размышляя об устойчивости итальянских «падающих» башен, в том числе – Пизанской.
У некоторых групп позже будет экспериментальное задание по определению центра тяжести.
На следующем этапе работы учащиеся слушают сообщение одной из групп, о значении равновесия для жизнедеятельности человека:
«Люди, как известно, твари прямоходящие, а посему их центр масс при стоянии занимает наивысшее положение. Центр тяжести человека расположен в нижней части живота, т.к. вес ног составляет около половины веса тела. Устойчивость тела зависит от положения центра тяжести и от величины площади опоры: чем ниже центр тяжести и больше площадь опоры, тем тело устойчивее».
Экспериментальные задания группам:
- Определите коэффициент трения скольжения дерева о материал, покрывающий рабочий стол? ЗАПРЕЩЕНО наклонять стол (даны только две деревянные линейки, транспортир).
- Определите силу, которую нужно приложить перпендикулярно бруску, чтобы его один конец поднять на высоту 2 см.,4 см, 6см, 8 см. Сравните теоретические расчеты с экспериментальными данными. Оборудование: деревянный брусок, динамометр, линейка.
- Сложите на краю стола книги стопкой так, чтобы верхняя книжка выступала над нижней. Укладывайте книги одна на другую до тех пор, пока ваша «Пизанская башня» не начнет заваливаться. Убедитесь, что падение книг началось, когда центр тяжести стопки книг вышел за пределы нижней книги. Оборудование: стопка книг, отвес.
- Определите центр тяжести плоской картонной фигуры произвольной формы. Оборудование: картонная пластина произвольной формы, игла, отвес.
- Определите центр тяжести плоской картонной фигуры произвольной формы. Оборудование: картонная пластина произвольной формы, игла, отвес.
- Определите теоретически и экспериментально силы давления бревна на плечи, если груз повесить ближе к одному из несущих. Оборудование: рычаг, два динамометра, линейка, набор грузов.
- Определите теоретически и экспериментально силы давления бревна на плечи, если груз повесить посередине бревна. Оборудование: рычаг, два динамометра, линейка, набор грузов.
Задание 3. Прочитайте текст
Чем данный урок отличается от организации уроков-исследований, о которых идет речь в данном дистанционном курсе
Давайте попробуем разобраться.
От урока-исследования, выполненного в логике «исследовательского задания», данный вариант отличается тем, что учитель с самого начала просто рассказал школьникам про центр тяжести.
Сами учащиеся в открытии этой характеристики участия не принимали.
А как можно было бы организовать работу, чтобы учащиеся:
— самостоятельно выполнили какое-то действие и в ходе этой работы обнаружили «центр тяжести» как удивительный эффект;
— сформулировали собственные вопросы по этому поводу (начиная с вопросов- удивлений и заканчивая познавательными вопросами проблемного характера)
Этот вариант работы, кстати, есть в анализируемом уроке, но «фишка» в том, что башню нужно строить «до объяснения», а не после.
А после этого обсуждать, что там происходит и почему.Можно делать своими руками вот такие шуточные «инженерные констролябии».Мы показываем школьникам такую картинку и просим их собрать такую же конструкцию. После этого предлагаем им задать вопросы по поводу этой конструкции. Высказать предположения. Проверить их. Познакомиться с текстом учебника. Сказать, на какие вопросы они получили ответы, а на какие – нет. И т.д. В соответствии со схемой организации работы, которую мы обсуждали в теме 7.
***
Сделаем следующий шаг.
А чем обсуждаемый урок отличается от урока-исследования, выстроенного в логике «исследовательской программы»?
На наш взгляд, открыв идею «центра тяжести», школьники могут сами (!) предложить провести разного рода определения центров тяжести разных объектов.
Сложно? Не смогут?
Вполне вероятно, ведь мы сейчас говорим о школьниках у которых в их опыте не было работ в логике «исследовательских» заданий.
Тогда мы можем чуть облегчить для них работу. Мы можем представить им разные фигуры (буквально те, о которых идет речь в уроке «статика») и спросить, что в отношении этих фигур мы можем сделать в рамках нашего урока.
Важно предоставить самим учащимся возможность придумать варианты исследований. Не давать им готовые варианты, а предложить придумать, т.е. составить «программу исследований».
Конечно, если быть точным, данные измерения не являются «исследованием» центра тяжести как «научного понятия». Это, скорее, придумывание ситуаций испытания разных тел с точки зрения нахождения их центра тяжести, т.е это инженерное исследование-испытание, нежели исследование по физике. Но в данном случае сам материал диктует свои правила.
И уже на третьем шаге мы можем предложить школьникам (открывшим идею «центра тяжести» и исследовавшим объекты в этом отношении) применить полученные знания и навыки в решении конкретных задач (что, собственно и было предложено на уроке «Статика»):
— Определите теоретически и экспериментально силы давления бревна на плечи, если груз повесить ближе к одному из несущих. Оборудование: рычаг, два динамометра, линейка, набор грузов.
— Определите теоретически и экспериментально силы давления бревна на плечи, если груз повесить посередине бревна. Оборудование: рычаг, два динамометра, линейка, набор грузов.
Задание 4. Познакомьтесь с описаниями двух уроков-исследований (биология, физика).
Примечание: Файлы доступны в формате PDF. Уроки относятся ко второму варианту «уроков-исследований в формате «исследовательских программ»» – «открытие концептуального знания».
В свободной форме напишите свои впечатления об одном из уроков.
В том числе:
- какие задачи по знакомству с нормами исследовательской деятельности на этом уроке, на ваш взгляд, решены;
- что вы можете сказать об учебной самостоятельности учащихся;
- что в целом в уроке показалось вам интересным, а что – нет;
- что бы вы предложили изменить.