Експеримент у фізиці. Формування умінь школярів аналізувати результати експерименту і робити висновки

Аналіз результатів експерименту. Формулювання висновку

1. Проаналізувати мету експерименту, осмислити її: виявлення нових матеріальних об'єктів; виявлення нових властивостей об'єктів, оцінка кількісної міри їхнього прояву; виявлення видів руху (взаємодії) матеріальних об'єктів; дослідження характеристик їхнього руху (взаємодії); дослідження законів руху (взаємодії) матеріальних об'єктів.
2. Якщо передбачається пошук нового матеріального об'єкта або раніше невідомої властивості якого-небудь об'єкта, то у висновку необхідно вказати, чи вдався цей об'єкт (або властивість) виявити в експерименті. У висновку констатується факт існування нового об'єкта (або нової властивості), дається розгорнутий опис умов, при яких даний об'єкт (властивість) має місце. Аналогічним образом будується висновок про нові види руху (взаємодії) об'єктів або виявлених у досліді їхніх характеристик.
3. Якщо в експерименті виконувалися кількісні оцінки властивостей об'єктів і характеристик їхнього руху (взаємодії), то висновком служать знайдені значення відповідних величин. Вказуються умови, при яких отримані числові дані. Там, де це можливо, визначається точність проведених вимірів, називаються причини недостатньої точності (наприклад, у порівнянні з еталонними — табличними — значеннями) і вказуються шляхи (або конкретні способи) її підвищення.
4. Якщо в експерименті дослідити закономірні зв'язки між явищами, то зміст висновку утворять відповіді на наступні питання: Чи існує даний взаємозв'язок явищ (їхніх числових характеристик)? Який вид цього взаємозв'язку: структурна, причинно-наслідкова або інша Чи можна математично описати даний взаємозв'язок (вид функціональної залежності, її графік, значення коефіцієнта пропорційності, характерні точки або області графіка, їхній аналіз)? Які умови виконання даної закономірності, границі її застосовності?
5. Якщо отримані в досліді результати не погодяться з висунутими при розробці експерименту припущеннями або з'являються непередбачені результати, які доповнюють шуканий в експерименті ефект, то їхній опис теж включається в зміст висновку. Застосовується спроба інтерпретації даних досліду на основі відомих законів і теоретичних подань.
6. У випадку одержання негативного результату можлива: часткова зміна результатів або висування нової гіпотези дослідження; коректування мети експерименту й постановка його в оновленому варіанті, удосконалювання окремих елементів техніки постановки й повторне проведення досліду.
7. Висновок повинен бути представлений у словесній або знаковій формі з використанням загальноприйнятої математичної, фізичної, хімічної й іншої символіки.

Наведена узагальнена  модель діяльності на етапі формулювання висновку показує, що його зміст істотно  залежить від виду експерименту. Тому доцільно відпрацьовувати в школярів спочатку вміння формулювати висновки на основі експериментів якого-небудь одного (рідше двох) виду (швидше за все, найпоширенішого - вимірювального), потім інших видів. Успіх значною мірою залежить і від якості оволодіння учнями іншими експериментальними діями, зокрема від виразної фіксації отриманих даних. Використання точних малюнків (в окремих випадках фотозйомки або відеозапису) спостережуваного експериментального ефекту, правильне складання таблиць вимірюваних величин, безпомилкова побудова графіків функцій для подання зв'язків між явищами - все це основа для формулювання школярами вірних висновків.

Практика навчання фізиці показує, що найбільшу складність для  учнів представляють експерименти дослідження функціональних залежностей. Такі експерименти звичайно супроводжуються  побудовою графіків, які покликані  полегшити аналіз і інтерпретацію отриманих результатів. Але це не завжди так. Графічний спосіб дослідження функціональних залежностей «працює» тільки за умови попереднього й цілеспрямованого навчання школярів побудові й аналізу графіків функцій, що відображають різні фізичні процеси.

Види графіків, використовуваних у шкільному курсі фізики, різноманітні, що обумовлено різноманіттям функцій, застосовуваних у фізиці як науці, і  координатних систем, з допомогою  яких здійснюється їхнє графічне подання. У практиці середньої школи використовуються декартові прямокутні координатні системи. Якщо система координат обрана, то графік функції f(х) є не що інше, як безліч тих точок площин, координати яких задовольняють рівнянню y = f(х). Вид цієї залежності до проведення фізичного експерименту може бути невідомий школярам. Аналіз побудованого графіка повинен допомогти їм (принаймні, якісно) його визначити.

Щоб школярі навчилися  самостійно витягати із графіка всю  необхідну інформацію, треба формувати  в них відповідне узагальнене  пізнавальне вміння. Узагальнений план аналізу графіка повинен містити в собі, як мінімум, наступні структурні елементи:

-з’ясувати, зв'язок  між якими величинами представлений  на графіку;

- звернути увагу на  одиниці виміру цих величин  і їхній масштаб по осях  координат;

- за довільним значенням аргументу визначити значення функції й навпаки;

- змінюючи довільно  значення аргументу, знайти зміну  значення функції й навпаки;

- використовуючи графік  процесу, визначити всі можливі  його кількісні характеристики;

- виявити вид залежності (пряма пропорційність, обернена пропорційність, статечний закон і т.д.), відображеної графіком, записати рівняння функціональної залежності. Формування в школярів уміння аналізувати графіки функцій проводиться поетапно.

На першому етапі  необхідно роз'яснити учням суть і плюси графічного способу опису різних фізичних процесів, показати його зв'язок з іншими способами (у вигляді рівняння, таблиці). На другому етапі — навчити їх будувати графіки процесів, використовуючи або рівняння, або готові таблиці; при цьому важливо навчити учнів самостійно будувати таблицю даних по відомому рівнянню функції, а потім по таблиці — відповідний її графік. (Варто звернути увагу на операцію проведення ліній через нанесені на площину точки й познайомити дітей з основними правилами її виконання.) Третій етап пов'язаний з формуванням у школярів уміння аналізувати графік за узагальненим планом (він повинен бути в зошитах учнів). Учитель дає зразок розгорнутого аналізу графіка за цим планом і представляє його як еталон діяльності (еталон відповіді). На четвертому етапі необхідно узагальнити пізнавальний і практичний дослід учнів роботи із графіками функціональних залежностей у вигляді загальних правил їхньої побудови й аналізу. Правила можуть бути пред'явлені педагогом у готовому виді, але можна запропонувати учням самим шляхом аналізу вже придбаного ними досліду діяльності визначити склад і зміст «зводу» правил

Перелік правил може бути таким:

• У прямокутній системі координат масштаби по осях звичайно однакові, але в ряді випадків від цього обмеження можна відмовитися й вибрати різні масштаби, що дозволить краще використовувати площу аркуша паперу, що відводиться під графік. (До того ж шукана залежність між величинами виступить більш наочно.)
• Якщо вид функціональної залежності, яку варто представити графічно, спочатку відомий і досить простий (наприклад, пряма пропорційність), то графік можна будувати з допомогою креслярських інструментів (лінійки, циркуля) по обмеженому числу точок (двох, трьох).
• Якщо вид залежності невідомий і явно не «видний» з рівняння, то для креслення графіка варто наносити на координатну площину досить велике число точок і проводити через них лінію «на око». (Ця операція завжди трохи довільна й має сенс лише в припущенні безперервності функції.)
• У випадку подання функціональної залежності таблицею, побудованої по даним фізичного експерименту, необхідно пам'ятати, що значення функції й аргументу в кожному з дослідів приблизні. Істинне значення кожного з них лежить в інтервалах: x = х ± Δx;   y = y ± Δy. Тому точка на площині заміняється в цьому випадку деякою безліччю точок, що перебувають у прямокутнику зі сторонами 2Δx і 2Δy. Лінія графіка проводиться з умовою перетинання нею даних множин. (У кожному разі вона повинна бути якнайближче до них.) Чисельність множин (або точок з координатами х, у), що перебувають по різні сторони від проведеної лінії, може бути різною, але в середньому їх «розкид» повинен бути приблизно однаковий. Тому що побудова кривої пов'язане з інтерполяцією й екстраполяцією результатів на ті області координатної площини, для яких конкретні експериментальні дані відсутні, вид кривої в цих областях носить гіпотетичний характер, і не виключено, що може не підтвердитися при більше ретельних вимірах.
• Виявлення квадратичної, кубічної або якої-небудь іншої залежності по виду кривої досить важко. Тому для спрощення виду графіка доцільно приймати за координати точки ті або інші функції від змінних x і y. Наприклад, по одній з осей координат відкладати значення не самої величини, а її квадрата, куба, логарифма й т.д. Одержання прямої лінії при одній з таких побудов дозволяє зробити досить точний висновок про вид функціонального зв'язку (відповідній цій побудові) досліджуваних у досліді величин.
• Визначення виду функціональної залежності фізичних величин припускає знайдення коефіцієнтів пропорційності між ними. Ці коефіцієнти можна знайти з рівняння (або їхньої системи) функціональної залежності, записаного для конкретної точки (точок) координатної площини
• У випадку складної функціональної залежності (або при більших числових інтервалах зміни аргументу) доцільно виділяти характерні області графіка й досліджувати їх окремо.
• Характерні (а також сумнівні) точки або області графіка в ряді випадків краще повторно проконтролювати в експерименті.

Отже, навчання школярів умінню самостійно підводити підсумки експериментального дослідження й грамотно формулювати висновки з нього - складний і багатоступінчастий процес. Він припускає комплексне використання вчителем відповідних можливостей змісту, методів і організаційних форм навчання. Принципово важливо при цьому застосування в навчальному процесі узагальнених моделей дій, з яких складається операція підведення підсумків експерименту. (Зрозуміло, можливе вдосконалювання структури наведених у статті моделей і уточнення складу утворюючих їхніх елементів.) Ці моделі усвідомлені й засвоєні учнями, виключають згодом необхідність використання конкретних, інструктивних вказівок і створюють умови для більш повного проявлення самостійності й творчості дітей у пізнанні явищ природи.

III.ВИСНОВОК

У даній роботі була розглянута методика та техніка проведення навчального  експерименту у системі вивчення фізики в середній школі. Були розглянуті рекомендації студентам, які проходять  практику викладання фізики в школі  щодо навчального експерименту. Проаналізовані формування умінь учнів аналізувати результати експерименту і робити висновки На прикладі була продемонстрована схема проведення навчального експерименту з використанням сучасних методів учбового дослідження. та подана загальна модель фізичного експерименту Добре висвітлено значення експерименту в науці та те, що навчальний експеримент у всіх його формах є важливою частиною навчального процесу

Список використаної літератури

1. Є.В. Коршак, Б.Ю. Миргородський «Методика і техніка шкільного фізичного експерименту» К. «Вища школа» 1981 – 278 с
2. Н. М. Шахмаєв, Н.І. Павлов «Физический експеремент в средней школе» М. «Просвещение» 1991 – 223 с.
3. Журнал «Физика в школе» 1999
4. Журнал «Фізика і астрономія» 1999
5. Програма для загальноосвітніх навчальних закладів: Фізика, 7—11 кл.—К.: Шкільний світ, 2001.
6. Маргаликс А.А.Практикум по школьному физическому експерименту.М., ”Просвещение”,1977. - 304с.
7. Хорошовин С.А. «Физический експеремент в средней школе» М. «Просвещение» 1988. – 175 с.