Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Организация учебно-исследовательской деятельности учащихся на внеурочных занятиях по физике в современных условиях
Лебедева Ольга Васильевна,
кандидат педагогических наук, доцент
кафедры кристаллографии и экспериментальной физики
Морозов Олег Александрович,
доктор физико-математических наук, профессор кафедры
информационных технологий в физических исследованиях
Староверова Валентина Вячеславовна, магистрант
АННОТАЦИЯ
В статье поднимается проблема организации учебно-исследовательской деятельности учащихся по физике в образовательном процессе школы в современных условиях. Проведенный анализ нормативных документов и существующих подходов показал, что выполнение требований ФГОС основного и среднего общего образования требует соблюдения принципа взаимосвязи учебноисследовательской деятельности учащихся на уроке физики и во внеурочных формах обучения. Выделены три уровня реализации учебно-исследовательской деятельности учащихся в школе, последовательное прохождение которых дает возможность максимально реализовать личностный потенциал и обеспечивает формирование исследовательских умений: включение учебного исследования (его элементов) в урок; коллективные внеурочные формы обучения; выполнение индивидуального исследовательского проекта. В работе предложены внеурочные формы организации учебно-исследовательской деятельности учащихся основной и средней школы. Предложены критерии отбора содержания для организации учебно-исследовательской деятельности в коллективных внеурочных формах: комплексный характер (при выполнении работы обобщаются и интегрируются знания различных разделов физики); исследовательский характер (содержание должно позволять учащимся осваивать основные исследовательские экспериментальные умения); субъективная новизна (в ходе выполнения работы учащиеся должны получать новые физические знания либо новые результаты применения предыдущего содержания); вариативность (работа может выполняться на различных уровнях сложности и с различной степенью самостоятельности учащихся, в зависимости от их подготовленности); доступность оборудования: для выполнения работы должно быть либо стандартное оборудование кабинета физики, либо возможность создания самодельной установки. Результаты апробации предложенных форм в совместной работе школ Нижнего Новгорода и ННГУ показывают, что учебно-исследовательская деятельность учащихся по физике, реализуемая во взаимосвязи урочных и внеурочных форм организации, способствует развитию учебных достижений учащихся, одновременно с развитием их исследовательских, экспериментальных умений.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: учебно-исследовательская деятельность; школьники; физика; методика преподавания физики; методика физики в школе; внеурочные занятия; физические кружки; физические практикумы.
Lebedeva Olga Vasilyevna,
Candidate of Pedagogy, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Crystallography and Experimental Physics, National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky, Nizhny Novgorod, Russia
Morozov Oleg Alexandrovich,
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor of the Department of Information Technology in Physical Research, National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky, Nizhny Novgorod, Russia
Staroverova Valentina Vyacheslavovna,
Undergraduate, National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky, Nizhny Novgorod, Russia
ORGANIZING THE EDUCATIONAL AND RESEARCH ACTIVITIES OF STUDENTS IN EXTRACURRICULAR STUDIES ON PHYSICS IN MODERN CONDITIONS
ABSTRACT
The article deals the problem of organizing the educational and research activities for the students of physics at modern schools. The analysis of normative documents and existing approaches shows that the Federal State Educational Standards for elementary and secondary school education require cohesion between the educational and research activities at physics classes and in extracurricular training. The article identifies three levels of school students' educational and research activities, which sequentially make it possible to maximize the personal potential and ensure the research skills: the inclusion of educational research (its elements) in the classes; group extracurricular forms of training; implementation of individual research projects. The article suggests extracurricular forms of educational and research activities for the students of primary (physics study groups) and secondary (laboratory training) schools. It also outlines the criteria for the selection of content for the group research activities in collective extracurricular forms of training: generalizing in nature (integration of the knowledge of various sections of physics); research character and novelty (transfer of knowledge to a new situation); variability (various levels of complexity and degrees of students' independence); the availability of equipment (standard equipment of the physics classroom, or the possibility of creating a self-made installation). These forms of group work have been tested in the collaboration of Nizhny Novgorod schools and Nizhny Novgorod State University, which shows that the educational and research activities of students in physics, that connect classes and extracurricular training, contribute to the identification and development of their abilities, and help build the students' professional identity.
KEYWORDS: educational research activities; pupils; physics; physics teaching methodology; physics technique at school; extracurricular activities; physical circles; physical workshops.
Внеурочная деятельность традиционно является важной частью образовательного процесса в школе. Методика организации внеурочных занятий по физике в советской школе была разработана в трудах О. Ф. Кабардина, В. А. Орлова, И. Я. Ланиной и др. [1; 3; 10]. Были разработаны факультативные курсы физики, включающие лабораторные работы и работы физического практикума, интеллектуальные игры, занятия физического кружка.
Изменения, происходящие в системе школьного образования, привели к пересмотру содержания и методов организации внеурочной деятельности учащихся. Федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) основного и среднего общего образования предписывают реализацию образовательной программы через урочную и внеурочную деятельность, указывая различные формы ее организации, в том числе кружки, научно-практические конференции, школьные научные общества, олимпиады, поисковые и научные исследования и т. д. [17; 18]. Формы организации и содержание занятий определяет образовательная организация, исходя из поставленной цели (направления развития личности).
В современных исследованиях рассматриваются различные аспекты организации внеурочных занятий по физике: реализация межпредметных связей, интеграция содержания обучения [її; 12], интеграция урочной и внеурочной учебной деятельности по физике [2; 9]. Последняя проблема, однако, рассмотрена пока недостаточно конструктивно, только в форме отдельных примеров работы того или иного учебного заведения.
В данной статье мы рассматриваем внеурочную деятельность по физике как часть педагогической системы формирования исследовательских умений учащихся и приобретения опыта учебно-исследовательской деятельности. В настоящее время проблема организации учебно-исследовательской деятельности учащихся в образовательном процессе приобрела особую актуальность в связи с введением ФГОС основного и среднего общего образования. Новые стандарты требуют формирования опыта применения методов, технологий и форм организации учебно-исследовательской деятельности учащихся. Однако в настоящее время не существует единой теории организации учебноисследовательской деятельности учащихся в учебном процессе школы и, как следствие, различаются и точки зрения на роль внеурочных форм обучения в формировании исследовательских умений. Следует обратить внимание на существующую точку зрения, особенно популярную в психологии, где вообще не считают возможным развитие исследовательских умений на уроке, полностью перемещая исследовательскую деятельность учащихся во внеурочные формы обучения [8; 15]. Мы далеки от подобных представлений, поскольку считаем развитие основных исследовательских умений предметного поля «физика» важнейшей задачей учебного процесса, организованного в дидактической связи урочной и внеурочной форм.
В зарубежном образовании широко распространены программы внеурочных естественнонаучных исследований школьников, реализуемые как на базе университетов, так и организаций дополнительного образования. В программах STEAM предлагается широкий выбор курсов от практических работ по робототехнике до проектов искусственного интеллекта, научных экспериментов по обучению основам физики, химии, каждый из которых заканчивается выполнением мини-проекта [20]. Разработаны программы, в которых учащиеся проектируют и проводят собственные эксперименты на научном оборудовании, презентуемые в итоге на конкурсах и конференциях [21]. В то же время проблема связи познавательных результатов деятельности учащихся в урочной и внеурочной формах рассмотрена недостаточно подробно для переноса в практику российской школы.
Анализ практики организации внеурочной деятельности учащихся, проведенный нами на материале школ г. Н. Новгорода, показал, что кружковая, внеурочная работа организуется преимущественно по собственному плану, не связанному с предметным содержанием, изучаемым на уроке, и недостаточно ориентирована на развитие учебных результатов обучения в школе. Та же ситуация наблюдается с самыми современными формами внеурочной работы, например, системой занятий в детском технопарке «Кванториум». Организация внеурочной деятельности, кружковой, происходит вне связи с содержанием и целями учебной деятельности на уроках. Поэтому не происходит планомерного, запланированного развития познавательных умений учащихся, формирование исследовательских умений во внеклассной работе оторвано от формирования базовых знаний и умений на уроке, параллельно решаются две разные задачи, что влечет за собой низкую эффективность решения обеих. Напомним, что введенные в советской школе факультативы оказались неэффективными и сошли на нет именно потому, что результаты деятельности учащихся на этих занятиях не удавалось использовать при изучении базового курса. Возникают справедливые сомнения педагогов: нужна ли нам исследовательская внеурочная работа учащихся? Почему ученик, посещающий кружок, не научился решать задачи?
Содержание всех предметов естественнонаучного цикла предметов в школе представляет собой неразрывное единство с организуемой на его основе деятельностью учащихся, точное говоря, практическая деятельность учащихся - основной компонент содержания обучения в этих дисциплинах.
Без освоения практических компонентов познавательной деятельности учащихся нельзя говорить об усвоении содержания. Тем более это касается требуемых ФГОС навыков исследовательской деятельности, практических в своей основе. Однако ограниченность во времени на уроках, недостаток его для отработки практических навыков вынуждает учителя проводить работы в репродуктивном варианте. Использование кружковых форм работы, ориентированных на развитие содержания и уровня урочной деятельности учащихся, позволит решить обе задачи в их связи.
Таким образом, обосновывается актуальность нашей работы, и формулируется ее цель - предложить методику проведения внеурочных занятий по физике, формирующих основные познавательные умения, образующие основу экспериментальной исследовательской деятельности, проходящие параллельно с изучением базового курса физики. Доказать эффективность разработанной методики для усвоения знаний и умений базового курса физики.
Основная идея разрабатываемой нами методики состоит в том, что на занятиях кружка эксперименты проводятся не разрозненно, а параллельно с изучением теоретического материала базового курса, в тесной связи теории и практики [4]. Учебно-исследовательская деятельность учащихся в школе может быть реализована на трех уровнях (рис. 1).
Рис. 1. Уровни организации учебно-исследовательской деятельности учащихся в образовательном процессе
учебный исследовательский внеурочный физика
Первый уровень представляет собой учебно-исследовательскую деятельность учащихся (ее элементы), организуемую учителем на уроках физики. Поскольку это основная форма обучения в школе, то при этом основные исследовательские умения должны освоить все учащиеся, как и предписывает ФГОС. Насколько реально достижение этой задачи? Нами разработаны алгоритмы и модели соответствующей деятельности учителя, однако участие внеклассных форм работы существенно облегчает ее решение.
Внеклассные формы учебно-исследовательской деятельности учащихся организуются на втором уровне, после уроков на занятиях кружков, факультативов или мастерских. В эту деятельность вовлечены не все учащиеся, а только те, кто проявляет интерес к физическим исследованиям, и хотят реализовать себя в этой области. Соответственно, внеурочные групповые занятия дают возможность выйти этим ученикам на более высокий уровень сформированности исследовательских умений. В рамках внеурочных занятий учитель не так жестко ограничен по времени и содержанию, как на уроке.
На самом высоком - третьем - уровне учащийся выполняет учебно-исследовательскую деятельность индивидуально, под руководством и в сотрудничестве с учителем. Учащийся последовательно выполняет все этапы исследования в течение длительного времени. Заканчивается такая деятельность защитой учебно-исследовательской работы на конференциях и конкурсах различного уровня.
Последовательный переход от первого ко второму, а затем и третьему уровню позволяет наиболее эффективно формировать исследовательские умения учащихся.
Существует специфика форм организации учебно-исследовательской деятельности учащихся в основной и средней школе (таблица 1).
Если в основной школе эта деятельность полностью организуется на базе школы, то для старшеклассников большой вклад в формирование опыта учебноисследовательской деятельности может внести совместная работа школы и вуза, описанная нами в работах [7; 8]. Однако эта деятельность в школе и вузе должна быть согласована, организована на единой теоретической основе.