Поэтому перед современной российской педагогической наукой стоит серьезная цель: заинтересовать школьников изучением физики, поспособствовать им в осознании важности и универсальности изучаемых естественно-научных законов, понятий, теорий; содействовать самореализации личности каждого учащегося в процессе обучения; развить потребность в самостоятельной творческой и исследовательской естественно-научной деятельности; оснастить необходимыми методологическими умениями и навыками.
Одним из способов стимулирования интереса к естественным наукам являются инновации в области организации учебно-воспитательного процесса школьников с использованием различных современных технологий обучения. Нестандартные подходы к организации естественно-научных занятий, учитывающие интересы школьников разных возрастов, основанные на самостоятельной исследовательской деятельности, стимулируют формирование познавательного интереса к предмету физика [3].
Наиболее эффективными в плане актуализации познавательной активности являются интерактивные технологии обучения (М.В. Кларин, В.Ю. Питюков и др.). Новые разработки в области привлечения интерактивных технологий в образование пока в своем большинстве принадлежат гуманитарным дисциплинам: методика формирования иноязычной коммуникативной, социокультурной компетенции посредством технологии веб-квеста (Е.И. Багузина, Г.А. Воробьев, Е.М. Шульгина); методика формирования иноязычной грамматической компетенции, базирующаяся на элементах театральной педагогики (Р.Ш. Чермокина); модель процесса самовоспитания будущих учителей в интерактивном обучении (дискуссия, игра, тренинг) (Т.И. Матвиенко); использование вероятностных моделей в интерактивных технологиях (В.В. Чистов). Для естественно-научных дисциплин: создание формализованной модели интерактивного тренажера по математическим дисциплинам (В.В. Клыков); применение интерактивных технологий как средства формирования профессиональной компетентности курсантов военизированного вуза [4].
Общеизвестно, что интерактивные технологии обучения представляют собой процесс, основанный на системе правил организации взаимодействия обучающихся между собой и педагогом, гарантирующих педагогически продуктивное познавательное общение, в результате которого создаются ситуации переживания обучающимся успеха в учебной деятельности и развития профессионально значимых компетенций [4, с. 10].
Применение интерактивных технологий обучения призвано решить ряд задач, среди которых на первых план выдвигаются следующие:
- развитие коммуникативных УУД, установление эмоциональных контактов между учащимися;
- развитие познавательных УУД, общеучебных умений и навыков (анализ, синтез, постановка целей, поиск информации, структурирование знаний и пр.);
- обеспечение формирования умений самостоятельно оценивать и принимать решения, определяющие стратегию поведения; плодотворно общаться и взаимодействовать с коллегами по совместной деятельности, учитывать позиции другого (совместное целеполагание и планирование общих способов работы на основе прогнозирования, контроль и коррекция хода и результатов совместной деятельности), результативно разрешать конфликты;
- обеспечение релаксации участников образовательного процесса, устранение нервной нагрузки, переключения внимания, смена форм деятельности и т.д. [6].
Особенно эффективным видом современных интерактивных технологий становится интерактивная игра, создающая наилучшие условия развития, самореализации членов учебно-воспитательного процесса. Интерактивные игры позволяют изменить и улучшить формы поведения и деятельности субъектов педагогического взаимодействия и способствуют осознанному усвоению этих форм [5].
Сегодня все большую популярность приобретают образовательные квесты. Собственно понятие «квест» (транслит. англ. quest - поиски) и обозначает игру, требующую от игрока решения умственных задач для продвижения по сюжету. Сюжет игры может быть предопределённым или же давать множество исходов, выбор которых зависит от действий игрока [2].
В образовательном процессе квест - специальным образом организованный вид исследовательской деятельности, для выполнения которой обучающиеся осуществляют поиск информации по указанным адресам (в реальности), включающий и поиск этих адресов или иных объектов, людей, заданий и пр. [1].
Другими словами, образовательный квест - проблема, реализующая образовательные задачи, отличающаяся от учебной проблемы элементами сюжета, ролевой игры, связанная с поиском и обнаружением мест, объектов, людей, информации, для решения которой используются ресурсы какой-либо территории или информационные ресурсы.
Образовательные квесты могут быть организованы в разных пространствах как школы так и вне ее. Например, квесты в замкнутом помещении, в классе; квесты в музеях, внутри зданий, в парках; квесты на местности (городское ориентирование - «бегущий город»); квесты на местности с поиском тайников (геокэшинг) и элементами ориентирования (в т.ч. GPS) и краеведения; смешанные варианты, в которых сочетается и перемещение участников, и поиск, и использование информационных технологий, и сюжет, и опережающее задание - легенда.
В зависимости от сюжета квесты могут быть:
- линейными, в которых игра построена по цепочке: разгадав одно задание, участники получают следующее, и так до тех пор, пока не пройдут весь маршрут;
- штурмовыми, где все игроки получают основное задание и перечень точек с подсказками, но при этом самостоятельно выбирают пути решения задач;
- кольцевыми, они представляют собой тот же «линейный» квест, но замкнутый в круг. Команды стартуют с разных точек, которые будут для них финишными.
Структура образовательного квеста может быть следующей: введение (в котором прописывается сюжет, роли); задания (этапы, вопросы, ролевые задания); порядок выполнения (бонусы, штрафы); оценка (итоги, призы).
Педагогу, разрабатывающему квест, необходимо определить цели и задачи квеста; целевую аудиторию и количество участников; сюжет и форму квеста, написать сценарий; определить необходимое пространство и ресурсы; количество помощников, организаторов; назначить дату и заинтриговать участников.
Методисты управления образования городов России на современном этапе активно предлагают методические рекомендации по организации и проведению мастер-классов по различным предметам, опираясь на идеи педагогического мастерства А. Дистервега, А.С. Макаренко, поэтому в крупных российских городах нестандартные мероприятия по естественным предметам набирают силу. В Красноярском крае отмечается такая же тенденция: в октябре 2012 года студенты Сибирского федерального университета организовали уроки нескучной физики и химии для учащихся школ города Красноярска (в рамках проекта «Новый взгляд» по гранту Благотворительного фонда Владимира Потанина); в декабре 2012 года в г. Канске при поддержке «Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности» прошел «Фестиваль естественных наук», в котором приняли участие ведущие и инновационные лаборатории Сибирского федерального университета; в октябре 2014 г. на базе школы № 23 г. Красноярска проведен интеллектуальный квест по физике «Архимед» для учащихся 8-х классов школ Свердловского района. В мероприятии приняли участие 14 школ района.
Студенты Лесосибирского педагогического института - филиала Сибирского федерального университета под руководством преподавателей вуза выиграли грант «Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности» на осуществление проекта «Нескучная физика». Проект «Нескучная физика» - инновационная форма организации познавательной деятельности, которая предполагает привлечение учащихся различных возрастов к научно-исследовательской работе. Основная идея проекта - повышение привлекательности сферы естественно-научной деятельности для молодежи, содействие в организации научной и научно-технической деятельности среди школьников, студентов гг. Лесосибирска, Енисейска и близлежащих районов Красноярского края (Енисейского, Казачинского, Пировского, Большемуртинского и др.) через организацию серии мастер-классов, дидактических игр, научно-исследовательских проектов.
Задачами проекта являются:
- формирование у учащихся интереса к учебе и научно-исследовательской деятельности; мотивация учащихся к самостоятельному изучению дисциплин естественно-научного цикла;
- организация и проведение серии занимательных опытов по физике в современной форме квеста (приключенческой игры);
- проведение профориентационной работы среди школьников;
- формирование и укрепление положительного имиджа ЛПИ-филиала СФУ.
Преимущества реализуемого проекта:
- Вовлечение в сферу естественно-научной деятельности школьников из сел, деревень Енисейского, Казачинского, Пировского, Большемуртинского и др. районов, которые не попадают в рамки осуществляемых проектов в Красноярском крае из-за их удаленности от научных центров.
- Проведение нестандартных познавательных естественно-научных мероприятий с богатым набором оборудования в населенных пунктах Енисейского, Казачинского, Пировского, Большемуртинского и др. районов.
- Мобильность. Вуз имеет возможность отправлять на собственном автобусе команду студентов и преподавателей вместе с необходимым оборудованием в села и деревни названных районов.
- Реализация имеющегося опыта проведения нестандартных познавательных естественно-научных мероприятий в течение учебного года силами студентов на простейшем оборудовании, опыта работы летней физико-математической школы с нестандартными формами проведения занятий на простейшем оборудовании.
Этапы реализации проекта «Нескучная физика»:
- создание команды студентов и преподавателей по проведению школьных, городских, районных естественно-научных мастер-классов, дидактических игр, научно-исследовательских проектов;
- обеспечение каждого мероприятия дидактическими разработками с целями, задачами, ходом мероприятия, применяемыми приборами и материалами;
- проведение серии естественно-научных мероприятий школьного, городского, районного уровня.
Таким образом, основное содержание работы по проекту включает: подготовку и проведение серии мероприятий «Нескучная физика» для разновозрастных групп учащихся; отбор опытов; разработку методики проведения игр, мастер-классов, научно-исследовательских проектов; подготовку группы студентов, наиболее компетентных в области методики преподавания физики, для руководства школьниками в процессе творческой деятельности; награждение победителей познавательных мероприятий.
Среди нестандартных мероприятий нами планируется проведение образовательного квеста «Поймай невидимку». Школьники изучают «невидимые» электрические и магнитные поля, давление «невидимого» воздуха. Методика изучения данных физических объектов такова, что у учащихся формируется представление о том, как человек может обнаружить эти «невидимые» физические объекты с помощью приборов или действия на другие объекты. Командам, участвующим в игре, предлагается обнаружить как можно больше проявлений и свойств физических объектов с помощью оборудования. Выигрывает та команда, которая предложит больше опытов по обнаружению «невидимки».
Рассмотрим сюжетную линию, связанную с доказательством существования атмосферного давления. Учащиеся разгадывают ребус со словом «Воздух» и получают доступ к приборам и материалам, а также задание - доказать существование атмосферного давления.
Опыт 1: возьмем стакан с водой, накроем листом бумаги, прижмем рукой и перевернем. Уберем руку и видим, что лист бумаги не падает. Объяснение: сила давления воды направлена вниз, но ее уравновешивает сила атмосферного давления, направленная вверх.
Опыт 2: затянем горлышко воронки резиновой пленкой и присоединим воронку резиновой трубкой к насосу. Будем накачивать воздух под пленку в воронку. Поставим на пленку небольшой груз, пленка выгибается. Объяснение: так как давление воздуха изнутри превышает атмосферное, то даже груз поднимается вместе с пленкой.
Опыт 3: повторить опыт бургомистра города Мегдебурга (Германия) с медными полушариями. Объяснение: чем больше выкачивали воздух из полого шара, тем сильнее прижимались полушария атмосферным давлением снаружи.
Опыт 4: под воздушный колокол помещаем чуть надутый воздушный шарик и откачиваем воздух из-под колокола, наблюдаем увеличение объема воздушного шара. Объяснение: давление снаружи шарика становится меньше давления воздуха внутри шарика, что увеличивает его размеры.
Опыт 5: измерение давления воздуха барометром-анероидом (ученикам предлагается схема: гофрированная коробочка, из которой выкачан воздух, соединена плоской пружиной с передаточным механизмом, на который насажена спираль, конец ее соединен со стрелкой). Как работает данное устройство? Объяснение: при изменении атмосферного давления изменяется объем гофрированной коробочки, вследствие чего изменяется сжатие пружины. Передаточный механизм передает движение пружины стрелке, которая скользит вдоль шкалы прибора.
Опыт 6: бросить зажжённую спичку в бутылку, сваренное вкрутую яйцо поместить на горлышко бутылки, наблюдать, как яйцо падает в бутылку. Объяснение: при горении спичек воздух в бутылке нагревается и расширяется, часть его выходит из бутылки. После того как яйцо поместили на горлышко бутылки, воздух охладится и сожмется. Давление внутри бутылки станет меньше давления снаружи. Превосходящее наружное давление втолкнет яйцо в бутылку, оно упадет на дно.
После проведения опытов участники получают доступ к решению практических задач.
Задача: рассчитать давление атмосферного воздуха на человека из расчета, что воздух на 1 см2 давит с силой в 10 Н. Поверхность человека в среднем составляет 1,5 м2 (каждый из нас испытывает давление воздуха в 150 кН).
Задача: сравните давление атмосферы на станции метро и у вагона метро; у подножия горы и на вершине (так как давление с глубиной увеличивается, то у вагона метро оно будет больше. И наоборот, так как давление с высотой уменьшается, то на вершине горы оно будет меньше).
Задача: рассчитать силу давления атмосферы на учебник «Физика» (F = p х S, площадь определяется из простейших математических измерений длины и ширины, давление - по барометру-анероиду).
Таким образом, образовательный квест, как вид интерактивных технологий, позволяет решить следующие задачи: образовательную - вовлечение каждого учащегося в активный познавательный процесс (организация индивидуальной и групповой деятельности школьников, выявление умений и способностей работать самостоятельно по какой-либо теме); развивающую - развитие интереса к предмету, творческих способностей, воображения учащихся; формирование навыков исследовательской деятельности, умений самостоятельной работы с информацией, расширение кругозора, эрудиции, мотивации; воспитательную - воспитание личной ответственности за выполнение задания, воспитание уважения к культурным традициям, истории, краеведению, здоровьесбережение и здоровьесозидание.
Рецензенты:
Чистова Н.Г., д.т.н., профессор кафедры «Лесоинженерное дело» Лесосибирского филиала Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный технологический университет», г. Лесосибирск;
Втюрин А.Н., д.ф.-м.н., профессор, зам. директора Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, г. Красноярск.