Новый ФГОС требует от педагогов не сколько вместить в детей определенный объем информации, столько научить их самостоятельно эту информацию получать. Важнейшую роль в формировании исследовательских способностей школьников играют самостоятельные исследовательские (творческие) работы.
Возникает вопрос, что понимать под исследовательскими работами школьников? Анализ литературы и собственный опыт работы в жюри конкурсов проектно-исследовательских работ школьников показывает, что к этому вопросу существует диаметрально противоположенные подходы.
С одной стороны, под исследованием можно понимать получение любой субъективно новой информации, в том числе «исследование» процесса закипания воды. С другой стороны, под исследованием можно понимать получение объективно новой (научной) информации, т.е. выполнение полноценной научно–исследовательской работы, которые школьники делают в лабораториях НИИ или вузов под руководством научных сотрудников. Однако, опыт показывает, что часто школьник, работая на дорогостоящем современном физическом приборе, не всегда представляет физические принципы его работы. Кроме того, возможность выполнять научно-исследовательские работы существует далеко не у всех одаренных школьников.
Представляется важным, чтобы результат исследовательской работы, не был очевиден для школьника (т.е. существенно выходил за рамки школьного учебника), кроме того, необходимо, чтобы учебное исследование повторяло основные этапы научного исследования: видение проблемы, выдвижение гипотез, планирование и проведение эксперимента, анализ полученных данных, публикация результатов в виде доклада на конференции. Будем называть такие работы исследовательскими работами углубленного уровня. Возможно ли проведение исследовательских работ углубленного уровня по физике с одаренными детьми без специального дорогостоящего оборудования?
Под руководством автора было выполнено большое число экспериментальных исследовательских работ, получивших призы на Всероссийских конкурсах проектно-исследовательских работ школьников, где в качестве основного измерительного инструмента использовался обычный цифровой фотоаппарат.
Слабость математического аппарата школьника, особенно в 7-м классе можно компенсировать использованием компьютерного моделирования на основе численных методов. Важно отметить, что демонстрационных программ сейчас много, нужно, чтобы школьники понимали алгоритмы расчета. К сожалению, школьники редко владеют языками программирования, поэтому можно пользоваться электронными таблицами (MS Excel, Open Office.org Calc или их аналоги). Важно заметить, что речь идет об использовании компьютеров не только для расчета погрешностей и построения графиков. Одаренные школьники прекрасно осваивают численные методы, применяя их для численного интегрирования; решения уравнений, в том числе трансцендентных; расчета статистических закономерностей. Использование численных методов позволяет проводить исследовательские работы углубленного уровня по всем разделам школьной физики в соответствии с возрастом учеников, от кинематики до волновой оптики [1-7].
Многолетний опыт выполнения школьниками исследовательских работ в Вечерней физической школе при физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, в лицее «Вторая школа», а также учениками из всех концов России в летних школах, показывает, что использование общедоступных цифровых фотоаппаратов для проведения физических экспериментов и численных методов для их планирования и анализа, позволяет проводить исследовательские работы по физике углубленного уровня с одаренными детьми начиная с 7-го класса практически в любой школе.