Реферат: Завдання типу "Чорної скриньки"
” як засіб формування у студентів навиків стилю наукового дослідження
У державному стандарті фізичної освіти особлива увага звертається на розвиток наукового мислення і творчих здібностей молоді. На сучасному етапі проблема розвитку творчого мислення набуває особливого значення. Україні потрібні інтелектуально розвинені, творчо обдаровані особистості. Реалізувати цей аспект навчання студентів можна лише за умови їхньої активної розумової діяльності у процесі здобуття знань та формувань практичних умінь та навичок.
Значною мірою цьому сприяє розв’язування фізичних задач, особливо експериментальних, які є усвідомленою інтерпретацією наукових методів пізнання. Робота з експериментальними задачами вимагає від студентів неординарного, творчого мислення, наближає їх на прикладі реальної ситуації задачі до творчої уяви, самостійної постановки методів і шляхів розв’язання проблеми, до стилю наукового дослідження.
Члени науково-методичного гуртка протягом кількох років займаються вирішенням названої проблеми шляхом розробки і виготовлення експериментальних завдань типу “чорної скриньки”. Спостереження свідчать, що учням і студентам подобаються завдання такого типу, вони збуджують інтерес до вивчення фізики, змушують їх проявити свою індивідуальність, стимулюють самостійну активність, моделюють дослідницькі методи наукового пізнання фізики, формують навички наукової праці. Нами розроблено і виготовлено десятки різноманітних завдань типу “чорної скриньки”, які успішно демонструються вчителям фізики на обласних семінарах, і досліджують їх систематично переможці обласної фізичної олімпіади при підготовці до участі у всеукраїнській олімпіаді. Над цими завданнями з цікавістю працюють студенти нашого факультету на заняттях фізпрактикуму та при написанні курсових робіт з методики фізики.
Завдання типу “чорної скриньки” за змістом можуть бути різноманітні: з механіки, електрики, магнетизму, оптики та інші. Наприклад, при вивчені магнітних явищ у 8 класі можна використовувати “чорні скриньки” у формі кубиків, всередині яких закріплено керамічні магніти з довільною орієнтацією магнітних полюсів. За допомогою індикатора – магнітної стрілки або компаса потрібно дослідити розміщення магнітів у ящику.
Ще більшу цікавість викликає дія “чорної скриньки” на піднесену до неї учнівську ручку: загоряється сигнальна лампочка і дзвонить електродзвінок. Виявляється, що в учнівську ручку вмонтовано циліндричний магніт, який при піднесені до “чорної скриньки” своїм магнітним полем діє на геркон, що замикає просте електричне коло електродзвінка і лампочки.
Найчастіше завдання типу “чорної скриньки” використовують при розв’язуванні задач на розрахунок електричних кіл. Така скринька має вигляд непрозорої коробки, в якій містяться електричні елементи (резистори, конденсатори, діоди та інші), певним чином з’єднані між собою. На коробці встановлюються затискачі, з’єднані з вузловими точками схеми. Користуючись джерелом струму і відповідними вимірювальними приладами, пропонується визначити характер використаних елементів та зобразити можливий варіант схеми їх з’єднання.
Отже, “чорна скринька” – це закрита система, яка має “вхід” і “вихід”, внутрішній вміст якої потрібно визначити. Для цього на вхід “чорної скриньки” подається певний сигнал від джерела постійної або змінної напруги, звукового генератора та ін., а на виході знімається певна інформація за допомогою вимірювальних приладів, а тоді на основі дослідження отриманих результатів необхідно “відкрити” вміст “чорної скриньки”. Таким чином, у розв’язуванні завдань типу “чорної скриньки” формуються елементи наукового дослідження: на основі інформаційних фактів висувається гіпотеза структури “чорної скриньки”, яка перевіряється дослідно і підтверджується або відкидається.
Для прикладу розглянемо методику дослідження “чорної
скриньки”.
Задача1. За допомогою омметра дослідити, які елементи електричного кола є в “чорній скриньці”. Накреслити схему з’єднань цих елементів. “Чорна скринька” має чотири клеми, позначені цифрами 1, 2, 3, 4.
Розв’язання
Дослідження вмісту “чорної скриньки” в цій задачі зводиться до того, щоб за допомогою омметра знайти опір між кожною парою клем “чорної скриньки” і результати записати у відповідну таблицю. Нехай одержимо такі дані:
Аналіз
| Серії дослідів | І серія | ІІ серія | ІІІ серія | IV серія |
| Вимірювання опорів між клемами | 1-2 1-3 1- 4 | 2-3 2- 4 2-1 | 3-4 3-1 3-2 | 4-1 4-2 4-3 |
| Результати вимірювань | R1 R3 100 300 0 | R2 R1 R1 200 100 100 | R3 R3 R2 300 300 200 |
R1 R3
0 100 300
|