Из опыта организации фронтального ученического эксперимента в курсе физики 7-го класса с применением дифференцированных заданий

Проблема дифференциации обучения является одной из важнейших проблем дидактики. В разное время эту проблему исследовали в своих работах многие авторы: Ю.К. Бабанский [1], Р.Ю. Волковысский [2], З.И. Калмыкова [4], И.Э. Унт [9], И.М. Чередов [10; 11], Н.М. Шахмаев [12] и др. Их исследования показали эффективность и целесообразность дифференцированного обучения. Е.С. Рабунский считает, что «процесс обучения в условиях дифференциации становится максимально приближенным к познавательным потребностям учеников, их индивидуальным возможностям» [8]. И.М. Чередов отмечает, что «при дифференцированном обучении создаются оптимальные условия для активной деятельности всех учащихся, обеспечивающие возможность продуктивного усвоения и переработки наибольшего количества информации» [10].

Вторая проблема, которой посвящена данная статья – создание условий для возникновения ситуации успеха при выполнении лабораторных работ по физике.

В работе С.О. Кондраковой [6] отмечается: «Обеспечение ситуации успеха в обучении учителем, с одной стороны, и мотивация достижения успеха уча- щимися, с другой, относится к важнейшим проблемам педагогической науки. Как неотъемлемую часть педагогического творчества достижение успеха во всех его сущностных многообразных проявлениях рассматривали психологи, философы, педагоги-ученые и практики В.И. Андреев, К.А. Абульханова-Славс-кая, Ю.К. Бабанский, П.П. Блонский, Т.Г. Браже, Л.С. Выготский, В.И. Заг-вязинский, B.C. Шубинский; проблемы педагогики успеха нашли отражение в работах В.А. Аверина, А.С. Белкина, У. Глассера, Е.С. Заир-Бек, Л.С. Ильюшина, Е.И. Казаковой, СВ. Коровиной, А.П. Тряпицыной и др.; проблемам стимулирования и мотивации деятельности и поведения личности, создания ситуации переживания успеха, методам контроля, самоконтроля и самооценки посвящены исследования С.А. Смирнова, А.С. Белкина, В.А. Сухомлинского и др.».

Наверное, как и в любой школе, в школе «7 ключей» седьмой класс имеет очень неоднородный состав. В 7а классе, где изучается физика, есть ученики, которым физика интересна, у них имеются способности к изучению предмета. Их немного. Значительная часть учащихся физикой не интересуется. Есть учащи-

Из опыта организации фронтального ученического эксперимента в курсе физики 7-го класса с применением дифференцированных заданий

В.Б. Грабович

еся, которые испытывают значительные трудности в освоении предмета. Это нормально. Наша школа и Русско-Британский Институт Управления, при котором создана школа, исповедуют принцип: «Все мы разные, все мы талантливые». Мы искренне убеждены, что если кто-то из учеников не раскрывает свои способности в физике, обязательно есть или со временем найдётся такая сфера деятельности, в которой он сумеет себя проявить наилучшим образом. Например, один из самых хулиганистых мальчишек седьмого класса – отличный танцор. Мы ценим различия и уважаем свободу выбора каждого ученика.

В учёбе, как нигде, важно создавать ситуацию личного успеха для каждого ученика. Однако, если всем учащимся дать одинаковое задание, то слабым ученикам оно может оказаться непосильным, а сильным ученикам наоборот, покажется скучным. Опять же, возникает вопрос: а по какой шкале оценивать успешность действий учащихся? Если выполнена лишь половина или две трети задания, это плохо или хорошо? Если ко всем подходить с единой меркой, то меньше половины выполненного задания надо оценить как «плохо, неудовлетворительно». Есть ученики, для которых ситуация неуспеха, повторяющаяся многократно, может служить причиной для заниженной самооценки, неуверенности в собственных силах. Налицо противоречие между различными способностями, различной мотивацией учащихся и кажущейся простотой подхода ко всем ученикам с единой меркой.

Один из возможных выходов из этой педагогической проблемы при проведении лабораторных работ нам видится в подготовке дифференцированных, по возможности, разноуровневых практических заданий. Это отражает один из ведущих принципов дидактики – принцип дифференциации обучения.

Современная дидактика относит такой вид дифференциации к внутренней уровневой дифференциации.

При этом автор различает несколько способов (уровней) дифференциации заданий:

• изменение объёма экспериментальных заданий, измерений, построений и т. д., выполняемых по единому алгоритму (репродуктивный уровень).

• формулирование таких заданий, которые требуют новых (поисковых и частично поисковых) подходов к их выполнению (эвристический уровень). Проблема единого подхода к оцениванию формирования учебных действий решается автором путём выставления отдельных оценок за выполнение задания каждого уровня. Таким образом, учащиеся, выполнившие только первую часть задания, имеют возможность получить за её выполнение отличную оценку. Те, кто способен (и кому интересно) выполнить задание в большем объёме, могут получить ещё одну или несколько отличных оценок. Таким образом, ситуация успеха может быть создана для каждого ученика в классе. Те, кому неинтересно (лень, не хватило времени и др.) выполнять дополнительные задания за эти, не выполненные ими дополнительные задания, двоек не получают, поскольку они выполняются на добровольной основе, и здесь у каждого ученика есть свобода выбора.

Перейдём теперь, собственно, к описанию заданий различного уровня, апробированных автором в ходе обучения.

Цели лабораторной работы № 1 по физике состоят в том, чтобы научиться обращаться с физическим оборудованием, производить измерения объёма жидкости. Учащиеся при помощи мерного цилиндра (мензурки) выполняют измерения объёма жидкости, помещающейся в различные резервуары. Для этого автор использует баночки от детского питания, аптечные пузырьки, флакончики из-под лекарств, стаканчики, входящие в комплект посуды для кабинета физики.

Для получения отличной оценки достаточно выполнить 4 измерения объёма. Учащиеся выполняют измерения с учётом абсолютной погрешности измерений.

Дополнительное задание включает в себя проблемную ситуацию: учащимся предлагается измерить объём воды, вмещающейся в крышечку от аптечного пузырька, вместимость которой не превышает 10 мл. Такой объём нельзя измерить мензуркой, поскольку её шкала начинается с 10 мл. Один из вариантов разрешения этой проблемной ситуации – воспользоваться способом рядов. Для этого необходимо несколько раз заполнить крышечку водой и, измерив суммарный объём воды, разделить на количество переливаний. Другой вариант решения – использовать медицинский шприц на 5 или 20 мл. При использовании шприцев учащимся необходимо снова определить цену деления, предел измерения для каждого из шприцев, решить, какова будет погрешность измерения. Это, по мнению автора, способствует более прочному усвоению экспериментальных умений.

В качестве дополнительного задания учащимся предлагается при помощи шприцев измерить вместимость следующих мини-резервуаров:

• •    пластиковая чайная ложечка;

• •    мини-контейнер из-под порционных сливок;

• •    крышечка – пробка от аптечного пузырька;

• •    крышка от стандартной ПЭТ-бутылки;

• •    пробирка объёмом 15 мл.

В лабораторной работе №2 «Измерение размеров малых тел» учащимся необходимо освоить технологию измерения размеров малых тел с использованием способа рядов. Применение этого способа требует известной сноровки, ловкости рук, терпения, так как необходимо из мелких предметов выстроить ряд длиною в 10 или 20 предметов. Для формирования этого учебного умения применяется приём многократного повторения, повторения в изменённых условиях. В качестве малых тел, размеры которых предлагается измерить, автор использовал семена фасоли, риса, пшено, шарики для стрельбы из пневматического оружия.

Для получения положительной оценки учащимся достаточно выполнить измерения пяти объектов, включая определение размера молекул по фотографии, полученной при помощи электронного микроскопа.

Дополнительные задания предусматривают измерения размеров следующих тел:

• •    толщины линолеума (выдаётся стопка из 20 квадратиков, стянутых канцелярской резинкой);

• •    толщины книжного листа (используется сборник задач по физике под редакцией В.И. Лукашика);

• •    толщины монеты (выдаётся стопка монет и штангенциркуль);

• •    объёма капли (используется медицинская пипетка, небольшой резервуар и шприц).

В лабораторной работе № 3 «Измерение массы на рычажных весах» в качестве объектов для измерения массы предлагались:

• •    резиновые пробки трёх различных размеров;

• •    деревянная пробка;

• •    мраморный камушек;

• •    гранитный камушек;

• •    натуральная картофелина;

• •    пластмассовая киндер-фигурка;

• •    алюминиевый цилиндр;

• •    стальной цилиндр;

• •    латунный цилиндр;

• •    деревянный брусок;

• •    деревянная призма;

• •    пластмассовый брусок;

• •    стальной брусок;

• •    пластмассовый брусок;

• •    резиновый ластик.

Использовались тела из наборов тел равного объёма.

В качестве объектов для дополнительных измерений предлагались «малые тела» из лабораторной работы № 2. При этом учащимся нужно было приме-

Из опыта организации фронтального ученического эксперимента в курсе физики 7-го класса с применением дифференцированных заданий

В.Б. Грабович

нить способ рядов к измерению массы малых тел. Для получения положительной оценки учащимся было необходимо выполнить измерения любых пяти тел из предложенного списка. Каждые дополнительные пять измерений оценивались дополнительной отметкой. Каждые два измерения с использованием способа рядов также оценивались дополнительной отметкой.

Лабораторная работа № 4 «Измерение объема твердого тела» предусматривает измерение объёмов тел при помощи мензурки и отливного стакана.

Учащимся предлагались те же тела, что и в лабораторной работе № 3. Делалось это с намерением использовать результаты измерений объёма, полученные в лабораторной работе № 4 и результаты измерения массы, полученные в лабораторной работе № 3, в последующей лабораторной работе № 5 «Определение плотности тел». Для осуществления этого плана было важно не перепутать тела при измерениях. Это обеспечивалось путём тщательной нумерации однородных тел (картофелин, камней). Кроме того, тела небольшой массы хранились всё время, пока не были завершены все измерения на пронумерованных лотках.

В качестве дополнительных заданий к лабораторной работе № 4 предлагалось, на выбор учащихся, определить объём одного или нескольких тел, которые заведомо не могли быть помещены ни в мензурку, ни в отливной стакан. В качестве таких тел использовались деревянные бруски и бруски из мрамора в форме прямоугольного параллелепипеда, диски (хоккейные шайбы), шары и шарики (теннисные мячи и шарики для пинг-понга, шарики от старых компьютерных мышек). Учащиеся вновь попадали в состояние познавательного затруднения: как измерить объём, когда нельзя использовать привычные измерительные приборы?

Объём вычислялся путём математических действий с измеренными значениями длины, ширины, высоты, диаметра.

Приведем ещё один приём, позволяющий сберечь мензурки от разбивания при измерении объёма камней и металлических предметов. Для предохранения донышка мензурки от пробивания автор на протяжении многих лет использует два нехитрых приспособления: поролоновые защитные подушечки, прикрывающие дно от удара и металлические крючки, позволяющие легко извлекать подушечки, когда надобность в них миновала. Важное значение имеет демонстрация учащимся правильных приёмов работы с оборудованием. Например, камень, металлический брусок можно попытаться обвязать перекрёстной обвязкой и плавно опустить в мензурку, а можно дать телу возможность плавно скользить по внутренней стороне мензурки, держа мензурку под небольшим наклоном. После показа правильных приёмов работы с оборудованием практически нет случаев боя приборов.

В лабораторной работе № 5 «Определение плотности тела» учащиеся должны были определить плотность различных твёрдых тел, по ранее измеренным объёму и массе. В данном случае дифференциация заданий достигалась за счёт выставления оценки за каждые 5 измерений. Для получения положительной оценки достаточно было определить плотность пяти различных веществ и сравнить полученные данные с табличными. Сравнение результатов с табличными данными очень важно для формирования у учащихся навыка оценки реальности полученного результата.

Лабораторная работа № 6 «Динамометр. Градуирование пружины и измерение сил динамометром» предполагала, помимо собственно, градуирования пружины динамометра, измерение веса нескольких тел. Проблема в том, что необходимо найти тела, вес которых лежит в интервале от 0,5 до 5 Ньютонов. Для измерения веса автором были подготовлены следующие тела: лапка штатива, стальной уголок с линейной шкалой из лабораторного комплекта по механике, стойка штатива, плитка керамического гранита, деревянные бруски двух видов с прикрученными крючками, цилиндр из комплекта трибометра.

В лабораторной работе № 7 «Исследование силы трения» учащимся предлагалось измерить силы трения – скольжения по шести различным поверхностям: дерево по пластику (столешница), дерево по лакированной поверхности пенала от набора по механике, дерево по ребристой поверхности ДВП, дерево по резине, металл по дереву, металл по резине. Измерялась также сила трения – качения дерева по пластику на катках – карандашах. Таким образом, у учащихся была возможность выполнить до 30 простых измерений.

Дифференциация заданий достигалась ограничением объёма задания. Для получения положительной оценки достаточно было провести четыре серии измерений (с деревянным бруском) и вычислить значение коэффициента трения в каждом опыте и среднее арифметическое значение по каждой серии.

Желающим выполнить дополнительное задание предлагалось для каждой серии измерений построить графики зависимости силы трения от величины прижимающей силы.

Несколько слов о технологии организации фронтального ученического эксперимента: для экономии учебного времени автор практикует выдавать учащимся готовые протоколы измерений. В них уже указаны наименование и цель работы, приведены перечни объектов измерения, измерительных приборов и вспомогательных принадлежностей. Протокол измерений обязательно содержит таблицу для записи характеристик измерительных приборов (название прибора, цена деления, предел измерения, погрешность). Обязательно краткое описание последовательности действий и, собственно, таблица для записи результатов измерений и их математической обработки. Автор полагает, что систематическое применение подобных раздаточных материалов способствует формированию культуры организации измерений. Правда, есть в такой системе и определённые недостатки: во-первых, у учащихся не формируются графические навыки; во-вторых, наличие готовых шаблонов, конечно же, ограничивает свободу выбора учащимися формы записи экспериментальных данных. В таблице для измерений имелись и пустые строки. Со временем их, по замыслу автора, будет становиться всё больше и больше.

Третий недостаток состоит в том, что все выполненные учащимися работы хранятся у учителя. У учащегося нет возможности в любой момент заглянуть в свою ранее выполненную работу.

Среди достоинств применения готовых протоколов измерений – это существенная экономия учебного времени, которое может быть посвящено непосредственно экспериментированию.

В работе обязательно требуется сопоставить цель работы с полученным результатом и сформулировать вывод, итог работы. Это способствует формированию навыков формулирования своих мыслей, письменной речи, использования физической терминологии.

Безусловно, в предлагаемой системе оценивания заложено определённое противоречие: если в классе все одинаково успешны, независимо от объёма прилагаемых усилий, если итоговая четвертная оценка выводится как среднее арифметическое всех полученных в течение четверти оценок, то зачем стараться и выполнять дополнительные задания? То есть, получается, что если систему оценивания оставить такой, какая она есть, то желание учителя создать для каждого ребёнка ситуацию успеха, со временем может превратиться в антистимул. Думаем, что будет правильным распространить на оценивание дополнительных заданий приёмы, изложенные Анатолием Гином в книге [3, с. 23]: оценки за дополнительные «особые» зада- с применением дифференцированных заданий

ния ниже «4» не выставляются вообще. Оценка «4» переносится в журнал только по желанию ученика, выполнившего дополнительное задание. Таким образом, учащиеся, систематически выполняющие дополнительные задания, получают своеобразную «страховку» от случайной неудачи. Средний балл у них заведомо выше, чем у тех, кто особого рвения не проявляет.

Возможно, было бы полезным ввести своего рода рейтинг по результатам всех выполненных учащимися практических заданий и работ в течение четверти. Например, общий рейтинг по сумме баллов за четверть. Такой неофициальный итог четверти мог бы выявить лучших учеников класса по предмету.