Метакогнитивные технологии на уроках физики

Разделы: Физика


“Делай по-своему, исходя из своих способностей, интересов и личного опыта”

Метакогнитивные технологии на уроках физики

1. Введение в тему.

Для человека информационного общества актуально не то, что знать, а то, как узнать и как применить знание для успеха в жизни. С вопроса как формулируется любая проблема. Это требование времени, международных рынков труда и образования. Это требование лежит в основе Государственного образовательного стандарта нового поколения.

Отечественная педагогика обращается к как не впервые. Вы все помните, как лет 15 – 20 назад мы говорили о необходимости общеучебных умений. Тем не менее, мы, и наши ученики, их родители продолжаем слепо верить в силу числа, оценки, которая давно является мифом и ни на каком рынке – труда или образования – не имеет веса. Преодолеть этот миф, помочь ученикам и родителям понять, что ценность образования в умении познавать всю сознательную жизнь – могут метакогнитивные технологии. Все они – средство обеспечения модели современного образовательного результата: знаю, умею, имею опыт (могу) применения в профессиональной и социальной практике.

Приемов и технологий – много. Наиболее эффективны технологии взаимодействия и рефлексии. Как учителя физики обратим внимание на слово – взаимодействие. Сегодня это основа социальной жизни, международная глобальная перспектива – устойчивое развитие через взаимодействие природы, человека, общества. Эволюцию отражения этого понятия в познании можно представить так:

  • до возникновения жизни – законы физики, химии
  • после возникновения жизни – биологические законы
  • с появлением человека – социальные законы.

Мы видим, что этим понятием пронизаны все уровни материи. Осознание нашими учениками данного факта – наша мировоззренческая миссия.

На одной из наших встреч я знакомила вас с технологией проектирования при обучении физике. Организация проектной деятельности учащихся и презентация ее результатов на уроке помогли мне найти и освоить еще одну педагогическую технологию, содействующую личностно-ориентированному познанию. Это педагогическая мастерская, основная цель которой – подарить ученику радость открытия, радость самостоятельного конструирования знания.

Человек ХХI века не только разумный, но и человек творческий, в постоянном поиске путей и средств самосовершенствования. В связи с этим мастерская основана на принципах: “Я ищу – значит, я обучаюсь”, “Я ищу – значит, я обучаю”, “Я исследую, ты исследуешь, мы исследуем”. Эти принципы полностью определяют позицию ученика и учителя в мастерской. Технология мастерской не противоречит положениям дидактики, но и не является традиционным уроком.

Таблица 1.
Сравнение педагогической мастерской и традиционного урока

Этапы Традиционный урок Мастерская
1 Организационный момент и опрос по учебному материалу, который был задан на дом Выполнение задания, связанного с актуализацией. Обогащение знаний с помощью задания, выполненного самостоятельно и соседом по парте. Корректировка и развитие знаний в процессе общения в группе.
2 Объяснение учителем нового материала Выполнение индивидуального задания на обнаружение и фиксацию знаний и субъектного опыта в связи с названием новой темы и (или) ее ключевыми словами.

Выполнение индивидуальных заданий по сопоставлению проявленных знаний и опыта с тем, что представлено в учебниках и других источниках информации. Обсуждение в группах результатов этого сопоставления. В беседах происходит уточнение тех или иных моментов содержания темы. Афиширование результатов работы группы (пары) всему классу.

3 Закрепление: обычно фронтальный опрос или решение задачи Выполнение заданий на понимание сущности нового материала и (или) на его применение. Выполнение и последующее объяснение сути знания и своих действий. Афиширование своей работы. Свою “афишу” может представить и учитель. Все обсуждают, выясняют, корректируют свои работы.

Выполнение контрольных заданий, рефлексия.

4 Домашнее задание, обычно безальтернативное: параграфы и задачи Предлагается много вариантов домашнего задания, учащиеся выбирают то, что соответствует степени усвоения ими новой темы, интересам и желаниям.

Технология родилась в системе образования Франции в 20-х годах ХХ века, с конца 90-х осваиваются российскими педагогами. Современность и актуальность данной технологии в том, что она помогает учителю отказаться от монологического сообщения знаний как неоспоримых истин, помогает учителю стать организатором (сценаристом, режиссером) педагогических ситуаций для самостоятельного построения знаний учениками, вводит учеников в процесс познания. Вам всем очевидно, что сегодня не “Знание-сила”, а “Познание-сила”. Технология воспитывает толерантность, плюрализм точек зрения, культуру мышления и поведения. Педагогическая мастерская построения знания (ПМПЗ) условно включает семь этапов. Я предлагаю вам рассмотреть их прямым участием в такой мастерской, взяв на себя роль учеников. Мы будем строить знание на тему “Работа в термодинамике”, последовательно проходя все этапы, и одновременно будем комментировать, что происходит и зачем, как называется этап.

2. Участие в работе мастерской.

Алгоритм ПМПЗ “Работа в термодинамике”

(10 класс, 2 часа)

Цели:

  • установление механизма и количественных связей при совершении работы газом;
  • обеспечение условий для развития и совершенствования умений экспериментировать, наблюдать, анализировать, делать обобщающие выводы, высказывать и отстаивать свое мнение, соотносить свое мнение с другими.

Демонстрации: выброс пробки паром кипящей воды; воспламенение паров спирта и выброс поршня огнива; мультимедийные слайды цикла двигателя внутреннего сгорания и машины Стирлинга.

На столах учащихся – линейка с закрепленной стеклянной трубкой, запаянной с одного конца и с каплей подкрашенной воды внутри.

Этап мастерской Деятельность учителя Деятельность учеников
1. Индукция Введение индуктора.

Демонстрирую выброс пробки из пробирки с кипящей водой и выброс поршня огнива.

Демонстрирую интерактивные процессов в цилиндре ДВС и машине Стирлинга.

 

img1.gif (16593 bytes)

Вопросы: есть, что то, общее во всех наблюдаемых процессах?

Можем ли мы назвать это общее? Можем ли полностью охарактеризовать это общее только по результатам увиденного?

Пауза для высказываний.

Резюме: да, вы правы, – в каждом из случаев мы наблюдаем совершение работы, а “тружеником” является воздух или газ.

Вы правы и в том, что описать механизм совершения этой работы, рассчитать ее численно мы пока не можем. Как эту проблему решить?

Верно, исследовать что и как происходит с газом при совершении им работы, найти способы качественного и количественного описания процессов. Этим мы сейчас и займемся, записав тему урока в тетрадь.

Учащиеся работают с вопросами индивидуально или в парах.

Высказывают идеи-ответы на вопросы, предлагают обоснование своим идеям.

Если высказывают мнение пары – соотносят личное мнение с соседом по парте.

Записывают в тетрадь “Работа в термодинамике”.

Комментарий. Этап предполагает создание мотивации для исследования и активного поиска ответов. Индукторы помогают ученикам увидеть вопрос, наталкивают их на поиск решения, актуализируют субъектный опыт. Индуктором могут быть приборы, модели, стихи, картины, высказывания, интересные факты, связанные с темой.
2. Самоконструкция и социоконструкция 1. Приступаем к выполнению первого задания.

Возьмите карточку 1 и внимательно прочитайте. Есть ли вопросы? Выполняем задание.

Карточка – задание1.

Расположите линейку с трубкой в центре стола. Зафиксируйте начальное положение капли в трубке на шкале линейки. Поочередно, с перерывом во времени, положите ладонь руки на стеклянную трубку слева или справа от капли. Что наблюдаете?

Зафиксируйте наблюдаемые изменения в виде рисунков. Подумайте и обсудите возможные причины изменений. Сформулируйте и запишите ваш вывод о причинах.

Выполнение задания сначала индивидуально (самоконструкция), затем в паре (социоконструкция). Проведение эксперимента, наблюдение изменений, рисунок (модель) наблюдаемого в тетради, совместный поиск ответа на вопрос, фиксация окончательного ответа в виде текста.

img2.gif (565 bytes)

Возможный вариант рисунка в тетради

Комментарий. “Я-сам!” – принцип данного этапа (самоконструкция). Переход от чувств, эмоций к реальным действиям. Создание собственного информационного продукта в виде рисунков, текста, реализация собственного опыта, умений.

Мы – вдвоем” (социоконструкция) соотнесение своего мнения с мнением соседа по парте. Сопоставление своих знаний со знанием соседа, объединение гипотез, поиск наилучшего варианта решения, взаимообогащение субъектного опыта.

Важно: не мешать, не вмешиваться, запастись терпением и ждать. Можно тоже проводить все операции по выполнению задания. Можно задать регламент времени для выполнения задания. Можно сразу создавать социоконструкцию в парах, минуя этап самоконструкции, но нежелательно.

3. Социализация Мы завершили эту часть работы. Представляем результаты и озвучиваем вывод о причинах изменений. Выполняют рисунки на доске, устно их поясняют.

Вслух читают выводы.Корректируют собственные результаты, вносят изменения. Формируется окончательный коллективный вывод: рука – источник тепла; тепло передаем воздуху в трубке, он нагревается; при нагревании воздух расширяется и перемещает каплю воды как поршень – совершает работу.

Комментарий. Этап социализации может протекать так, как мы его представили, но можно из пар организовать малые группы, объединив, например, две парты. Если через 3-4 пары обнаруживается сходство мнений, выбираем удачное обобщение и наиболее соответствующий ситуации рисунок.

В любом случае социализация обеспечивает интеграцию мнений, сотрудничество, самооценку своих возможностей, преимущество совместного творчества, помогает увидеть свои затруднения. Важно: предоставить право представить свое мнение тем, кто чаще всего старается быть в тени; не выслушивать только сильных учеников. По возможности как можно большее число детей задействовать. Важно: коррекцию моделей, текстов осуществляют ученики, не учитель. Если Мастер выполнял задание тоже, он может представить свою версию после всех.

4. Разрыв. Вы установили, что газ может совершать работу, узнали причины этого свойства газа. Однако работа – физическая величина. Она имеет символ для обозначения, способ расчета, единицу измерения. Как преодолеть нам это незнание? Высказывают предложения по разрешению проблемы как?
Комментарий. Разрыв – такой этап, когда как бы возникает эмоциональный конфликт, противоречие между тем, что знал и тем, что узнал. Возникает сознание незавершенности, неуверенности в окончательности знания, новая сторона явления. Чтобы преодолеть несоответствие, нужна сверка с авторитетной информацией, поиск достоверности и правильности пути построения знания. Для этого используется учебник, другой источник информации для осмысления эмпирических, интуитивных действий, для их теоретического обоснования
5. Самоконструкция и социоконструкция Согласна, воспользуемся учебником. Это §78, часть “Вычисление работы”. Дополнительно предлагаю вам помощь компьютера. В программе “Молекулярная физика” на рабочих столах, есть фрагмент “Работа в термодинамике”. И так, задание 2.

Карточка-задание 2. Используя информацию учебника и компьютера, сначала устно, затем письменно создай цепочку действий для установления формулы работы газа. Выясни, всегда ли работа газа положительна? От чего это зависит? Только ли газ может совершать работу? Найдите примеры, когда работа совершается над газом.

Читают текст, выделяя ключевые слова – работа газа. Конструируют цепочку вывода расчетной формулы. Анализируют различные условия совершения работы: ее знак, максимальное значение, условие равенства нулю. Определяют единицу измерения.

Готовят результаты к социализации.

6. Социолизация Афишируем результаты работы. Определяемся: чья пара записывает и обосновывает алгоритм? Кто анализирует знак работы? Кто объясняет связь с работой внешних сил? Записывают на доске цепочку алгоритма, проговаривая вслух:

Анализируют условия А>0, А<0, А=0, дают определение единице работы 1Дж её размерности. Сравнивают работу газа с работой внешних сил над газом. Корректируют собственные “находки” и записи.

7.

Социоконструкция

Мы рассмотрели условия, когда р=cоnst, считая воздух идеальным газом. Вспомните, как выглядит график изобарного процесса для идеального газа, нарисуйте график. Кто у доски?

Подумайте, можно ли и как определить величину работы газа по графику?

Рисуют график, используя установленную формулу работы отмечают границы изменения объема, штрихуют площадь прямоугольника, формулируют вывод. При затруднениях ученика у доски – помогают с мест, уточняют, обосновывают, высказывают идеи. Вывод пишут в тетрадь.
Комментарий. Социокнструкция – коллективное конструирование знания экономит время работы и используется, когда есть возможность быстро разрешить проблему коллективным знанием, мнением.
8. Социализация результатов работы. Докажем себе, что сделанные нами открытия мы можем использовать для решения конкретных предметных ситуаций.

img3.gif (5526 bytes)

Как бы вы прокомментировали рисунок?
Какое отношение он имеет к сегодняшнему уроку?

Вернемся к программе “Молекулярная физика”, закладка “Работа в термодинамике” вопросы и упражнения. Выполняем у доски (по желанию) задания 1-1, 1-2, 5-1.

Выполняют задания у доски, демонстрируют понимание изученного материала, желание социализировать приобретенный опыт.
8.Рефлексия Что же, вы славно поработали. Вы действовали, сомневались, спорили, находили решения, отстаивали свое мнение, соглашались с мнением других. Давайте поговорим, что же с нами в это время происходило, что мы чувствовали, переживали, что нас пугало, что радовало? Пока вы заняты, выставляю оценки за работу на уроке. Заполняют листы-заготовки для рефлексии, или высказываются вслух, или делают и то, и другое.
Комментарий. Назначение этого этапа – вызвать положительные эмоциональные переживания, удовлетворенность выполненной работой и результатом, осознание самостоятельности и своих возможностей, ощущение открытия. Это может быть вербальное оформление каждым участником мастерской своего участия. Это может быть заготовка для письменного оформления рефлексии. В любом случае – это обязательный этап работы, важный для учеников и учителя.
10. Домашнее задание: §78, ответы на вопросы (обязательно 1,2; другие по желанию):
Как связана работа газа с работой внешних сил? Как определить знак работы на графике изопроцесса?
Зависит ли работа газа от изопроцесса? Изменится ли формула для расчета работы газа, если изменится изопроцесс, в котором она совершается?
Можно поискать примеры работы газа в явлениях природы, практическое использование работы газа человеком.

3. Подведение итогов мастерской.

Как участники процессов мастерской вы поняли, что конструкция ПМПЗ состоит из семи этапов:

индукция самоконструкция социоконструкция социализация афиширование разрыв рефлексия.

При построении знания конкретной учебной единицы должны быть пройдены все этапы. Если знание, как в нашем случае, – ряд познавательных шагов, то на каждом шаге выполняются самоконструкция>социоконструкция>социализация>афиширование. Самоконструкция , отвечающая принципу “Я-сам!” может быть заменена на “Мы – вдвоем!” или “Мы – вместе!”. Это зависит от класса, от того как часто вы используете технологию. Однако постоянно заменять эти этапы не желательно, теряется смысл личностно ориентированного подхода.

Этап социализации может проходить в малых группах и тогда для афиширования результат представляется группой. При работе в паре социализация происходит там и результат представляется от имени пары. Конструируя мастерскую, учитель оценивает время каждого этапа в общем балансе времени и контролирует его, чтобы пройти все этапы мастерской. Это зависит от класса, его возможностей, от наличия в нем лидеров, на которых нужно опираться, но не забывать и о “молчунах”, которые также могут раскрыться, если им предоставить возможность.

Таким образом, одна индукция позволяет развернуть несколько актов познания, на которых происходит самоконструирование, социоконструирование, социализация, афиширование, разрыв. Окончательно оформленное знание обязательно рефлексируется. Вместе с выполнением закрепляющих заданий рефлексия помогает ученикам понять и поверить в свои возможности, увидеть пользу сотрудничества, возможность не только обучаться, но и обучать.

И так, что мы сегодня научились делать? Какие новые термины нам стали понятны? Какие наши действия помогли обрести понимание? Какие проблемы мы преодолели? В каких случаях испытали радостные чувства?

Раздаточный материал: таблица метапредметных приемов, схема кластера, схема технологии фиш боун.

Источники информации:

УМК “Естествознание” 10-11 под редакцией И.Ю.Алексашиной – методическое пособие, СнПт “Лабиринт”, 2009

Русских, Г.А. Новая технология обучения. Педагогическая мастерская // Биология в школе, 2003. -№6.

http://www.eidos.ru/journal/2011/0425-10.htm Фисенко Т.И. “Как реализовать принцип метапредметности в процессе обучения”.

11.03.2013

23 апреля 14:00–15:30 | Вебинар ТерраТех, Роскосмос, ГАОУ Школа № 1306