Урок 3. Експериментальні та теоретичні методи досліджень законів природи
Тип уроку: урок формування нових знань і розвитку дослідницьких умінь.
Форма проведення: урок-дослідження з елементами проблемного навчання та навчального діалогу.
Результати навчання у фокусі уроку
| Група | Результат, який формуємо |
|---|---|
| 1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження | Розрізняє спостереження, експеримент і теоретичне дослідження; визначає, яку інформацію можна отримати за допомогою кожного методу; за запропонованою ситуацією добирає доцільний спосіб дослідження. |
| 2. Опрацювання, систематизація та представлення інформації | Порівнює експериментальні й теоретичні способи дослідження; систематизує інформацію про методи пізнання у вигляді таблиці або схеми; аргументовано представляє результати порівняння. |
| 3. Усвідомлення закономірностей природи, ролі природничих наук і техніки | Пояснює взаємозв'язок спостереження, експерименту, теоретичного пояснення та формування наукових знань; усвідомлює роль експерименту й теорії у встановленні та поясненні закономірностей природи. |
| 4. Розвиток наукового мислення, розв'язання проблем | Визначає проблему дослідження; формулює дослідницьке запитання; висуває припущення; обирає спосіб перевірки; обґрунтовує доцільність експериментального або теоретичного підходу до розв'язання запропонованої проблеми. |
Хід уроку
І. Організація навчальної діяльності
Привітання. Перевірка готовності до уроку.
Учитель:
— На попередньому уроці ми з'ясували, що фізичні явища можна спостерігати та досліджувати. Сьогодні спробуємо відповісти на інше питання:
Чи завжди для пізнання природи достатньо просто спостерігати?
ІІ. Актуалізація знань
Вправа «Як це дізнатися?»
Учитель пропонує учням кілька запитань:
Як дізнатися, чи нагрівається вода під час нагрівання?
Як визначити, від чого залежить час падіння тіла?
Як пояснити, чому предмети падають на Землю?
Як з'ясувати, чи залежить довжина тіні від положення джерела світла?
Учні пропонують способи отримання відповіді.
Учитель записує запропоновані способи на дошці.
Спостерігати.
Провести дослід.
Виміряти.
Порівняти.
Обчислити.
Побудувати модель.
Скористатися вже відомими закономірностями.
ІІІ. Проблемна ситуація
Учитель демонструє ситуацію:
Двоє учнів хочуть з'ясувати, від чого залежить дальність польоту паперового літачка.
Учень А говорить:
«Я просто спостерігатиму, як він летить».
Учень Б пропонує:
«Зробімо кілька літачків, змінимо один параметр, наприклад форму крила, і порівняємо результати».
Запитання
Чий підхід дасть більше інформації?
Чи достатньо одного спостереження?
Що потрібно змінювати під час досліду?
Що потрібно залишити однаковим?
Що будемо вимірювати?
Який висновок можна буде зробити?
Проблемне запитання уроку
Як правильно обрати спосіб дослідження, щоб отримати обґрунтовану відповідь на запитання про природу?
IV. Спостереження як метод пізнання
Учитель повертається до матеріалу попереднього уроку.
Приклади
Учень:
спостерігає за рухом Місяця;
спостерігає за зміною довжини тіні;
спостерігає за таненням льоду;
спостерігає за рухом хмар.
Запитання
— Що ми отримуємо завдяки спостереженню?
— Чи можемо ми змінювати умови явища під час звичайного спостереження?
— Чи завжди можемо перевірити свою гіпотезу лише спостерігаючи?
Учні формулюють висновок:
Спостереження дає можливість цілеспрямовано вивчати явище без активного втручання в умови його перебігу.
V. Експериментальний метод
Учитель демонструє простий дослід.
Дослід
Учні досліджують залежність руху тіла від певної змінної.
Перед проведенням досліду:
Проблема:
Від чого залежить результат явища?
Дослідницьке запитання:
Що зміниться, якщо змінити одну з умов?
Припущення:
Якщо змінити ..., то ...
Запитання до учнів
— Що ми змінили?
— Що залишили незмінним?
— Що спостерігали?
— Що вимірювали?
— Чому потрібно змінювати лише одну істотну умову?
— Для чого повторювати дослід?
Висновок
Експеримент дає змогу цілеспрямовано змінювати умови, спостерігати наслідки цих змін і перевіряти припущення.
VI. Навчальний діалог «Спостерігати чи експериментувати?»
Учням пропонуються ситуації.
Ситуація 1
Потрібно дослідити, як змінюється довжина тіні протягом дня.
Що доцільніше — тривале спостереження чи експеримент?
Учні обґрунтовують відповідь.
Ситуація 2
Потрібно з'ясувати, чи залежить температура води від часу її нагрівання.
Як можна організувати дослід?
Ситуація 3
Потрібно з'ясувати, чому тіла падають на Землю.
Чи можна безпосередньо провести експеримент, який покаже причину цього явища?
Учні висловлюють припущення.
Учитель підводить до поняття теоретичного дослідження.
VII. Теоретичні методи дослідження
Учитель пропонує ситуацію:
Ми спостерігаємо, що різні тіла падають на Землю. Експерименти дають змогу досліджувати рух тіл, але виникає запитання: чому тіла притягуються до Землі?
Запитання
— Чи можемо ми безпосередньо побачити силу тяжіння?
— Які спостереження та експериментальні дані можемо використати?
— Чи можна на основі вже відомих фактів побудувати пояснення?
Учні формулюють припущення.
Учитель пояснює:
У фізиці результати спостережень та експериментів узагальнюють, порівнюють із уже відомими знаннями, використовують моделі, поняття, закони та теорії для пояснення закономірностей природи.
VIII. Експеримент і теорія — взаємопов'язані
На дошці створюється схема:
Спостереження
↓
Проблема / запитання
↓
Припущення
↓
Експеримент
↓
Результати
↓
Опрацювання та аналіз
↓
Теоретичне пояснення
↓
Нові запитання
Учні пояснюють зв'язки між елементами схеми.
Запитання
— Чи може теорія виникнути без спостережень та експериментів?
— Чи може експеримент бути корисним без запитання, на яке ми хочемо отримати відповідь?
— Що відбувається, якщо результати експерименту не підтверджують наше припущення?
IX. Робота в групах
Завдання «Обери метод дослідження»
Кожна група отримує одну ситуацію.
Картка 1
Потрібно з'ясувати, чи залежить швидкість випаровування води від площі її поверхні.
Картка 2
Потрібно дослідити, як змінюється довжина тіні протягом дня.
Картка 3
Потрібно пояснити, чому Місяць не падає на Землю.
Картка 4
Потрібно перевірити, чи залежить час руху кульки по похилій площині від її висоти.
Для кожної ситуації учні визначають:
Що потрібно з'ясувати?
Яке дослідницьке запитання можна поставити?
Який метод доцільно використати?
Які дані потрібно отримати?
Як можна перевірити результат?
Який висновок очікуємо отримати?
Групи представляють свої рішення.
X. Систематизація
Учні заповнюють таблицю.
| Метод | Що робимо? | Що можемо отримати? | Приклад |
|---|---|---|---|
| Спостереження | цілеспрямовано спостерігаємо за явищем | факти про перебіг явища | спостереження за рухом тіні |
| Експеримент | змінюємо умови та спостерігаємо результат | дані для перевірки припущення | дослідження нагрівання води |
| Теоретичне дослідження | аналізуємо факти, використовуємо моделі, поняття, закони | пояснення закономірностей | побудова пояснення явища на основі відомих закономірностей |
XI. Дослідницьке завдання
«Склади план дослідження»
Проблема:
Від чого залежить дальність польоту паперового літачка?
Учні мають запропонувати план:
сформулювати запитання;
висунути припущення;
визначити, що змінюватимемо;
визначити, що вимірюватимемо;
визначити, що залишатимемо незмінним;
провести кілька спроб;
порівняти результати;
сформулювати висновок.
XII. Первинне застосування
Вправа «Помилка дослідника»
Учитель пропонує ситуацію:
Учень хоче з'ясувати, від чого залежить час падіння паперової кульки. Під час першого досліду він використовує маленьку кульку, кидає її з висоти 1 м. Під час другого — більшу кульку з висоти 2 м. Результати порівнює та робить висновок.
Запитання
Яку помилку допустив учень?
Чому його висновок може бути необґрунтованим?
Що потрібно змінити в організації досліду?
Які умови треба контролювати?
XIII. Формувальне оцінювання
Учитель спостерігає, чи учень:
| Ознака результату | Дія учня |
|---|---|
| Розрізняє методи | правильно визначає спостереження, експеримент і теоретичне дослідження |
| Формулює проблему | визначає, що саме потрібно з'ясувати |
| Ставить дослідницьке запитання | формулює запитання, яке можна дослідити |
| Висуває припущення | пропонує можливе пояснення |
| Планує дослідження | визначає послідовність основних дій |
| Добирає метод | обґрунтовує вибір способу дослідження |
| Аналізує результати | порівнює отримані дані |
| Аргументує | пояснює, чому запропонований спосіб є доцільним |
XIV. Рефлексія
«Метод дослідника»
Учень завершує речення:
Якщо я хочу спостерігати явище, я...
Якщо я хочу перевірити припущення, я...
Якщо мені потрібно пояснити закономірність, я...
Під час дослідження важливо...
Сьогодні я зрозумів/зрозуміла, що експеримент і теорія...
XV. Домашнє завдання
Обов'язкове
Повторити матеріал уроку.
Навести по одному прикладу спостереження, експерименту та теоретичного дослідження.
Пояснити, чим ці методи відрізняються.
Дослідницьке
Обрати просте фізичне явище, яке можна дослідити вдома, і скласти план:
Проблема → запитання → припущення → метод → що змінюємо → що спостерігаємо/вимірюємо → очікуваний висновок.
Підсумкове запитання уроку
Чому для пізнання закономірностей природи потрібні і експериментальні, і теоретичні методи дослідження?
Немає коментарів:
Дописати коментар