Учитель физики высшей квалификационной категории

МБОУ г. Новосибирска «Гимназия №1»

Решение задач и физический эксперимент в школьном курсе физики.

(программа курсов повышения квалификации учителей физики средних школ)

Учебный план.

Цели:

Физика – лидер естествознания. Физическое мышление отличается систематичностью, в некотором роде, завершённостью.

Умение решать физические задачи –одно из свойств человеческого интеллекта. С помощью решения задач обобщаются знания о конкретных объектах и явлениях, создаются и решаются проблемные ситуации, формируются практические умения и навыки, обобщаются знания из истории, науки и техники, формируются такие качества личности, как целеустремленность, настойчивость, аккуратность, внимательность, дисциплинированность, развиваются эстетические чувства, формируются творческие способности. В период ускорения научно – технического прогресса на каждом рабочем месте необходимы умения ставить и решать задачи науки и техники. Поэтому целью физического образования является формирование умений работать со школьной учебной физической задачей. Последовательно это можно сделать в рамках предлагаемой ниже программы, целями которой являются:

● обобщение представлений о месте и роли физической задачи в школьном курсе физики в процессе формирования новой образовательной парадигмы в условиях резкого сокращения учебной недельной нагрузки по предмету;

● знакомство с новыми возможностями физического демонстрационного и учебного эксперимента;

● обобщение методики подготовки учащихся к ГИА и ЕГЭ по предмету;

● формирование у слушателей умений постановки, классификации, приёмов и методов решения школьных физических задач.

Задачи курса:

Сформировать у слушателей курсов умения:

• применять физические знания различного уровня общности;
• проводить конкретный анализ экспериментально наблюдаемых явлений;
• использовать при решении задач методологические функции физической теории: объяснительной, предсказательной, регулятивной, нормативной;
• составлять задачи по различным темам курса, а также переформулировать- упрощать условие решаемой задачи;
• ставить физические эксперименты.

Средства обучения

Основными средствами обучения при изучении  курса являются:

• Физические приборы.
• Графические иллюстрации (схемы, чертежи, графики).
• Дидактические материалы.
• Учебники физики для  средней школы.
• Учебные пособия по физике, сборники задач повышенной сложности.
• Личные методические разработки.

Ожидаемые  результаты:

● расширение знаний об основных алгоритмах решения  различных типов задач: экспериментальных, расчётных, оценочных, качественных, повышенной сложности; освоение методами постановки физического эксперимента;

●  мотивация к постоянному повышению квалификации.

Категория слушателей: учителя физики средней школы.

Срок обучения:   36 часов.

Форма обучения:  без отрыва от производства.

Режим занятий:    3 часа в неделю.

Учебно – тематический план.

     Основная цель образовательного процесса: «Формирование у учащихся научного мировоззрения и понимания единства материального мира». Очевидно, что развитие любой страны определяется долей её участия в прорывных технологиях. Поэтому, физике отведено  ведущее место и определена главная роль в таком развитии. Отсюда и ведущая роль физического образования, начиная со школьного. Однако, учебными планами предусмотрено сокращение учебных часов на школьную физику. К этому можно относиться по-разному, на такова реальность. Значит, необходима интенсификация труда. Данный курс охватывает часть программы методики решения задач и проведения физического эксперимента. Актуальность постоянного повышения квалификации учителей с учётом реалий сегодняшнего дня очевидна.

«Если к учителю относятся как к исполнителю чьих-то указаний, то вряд ли он захочет повышать квалификацию. Зрелая мотивация зависит от того, насколько он проникся осознанием целесообразности мероприятий по профессиональному росту» (Golby M, Fish M, British Journal of In-Service Education, 1980, V6  Nos.2)

Примечание:  Данный курс лучше разделить на 4 части:

1. Механика– 36 часов.
2. Молекулярная физика. Термодинамика – 36 часов.
3. Электродинамика – 36 часов.
4. Оптика. Квантовая физика – 36 часов.

Это даст возможность более глубоко провести профессиональную переподготовку практикующих учителей физики.

4

4.

Законы сохранения в механике. Реактивное движение. Простые механизмы. К.п.д. механизмов.Решение задач.

Работа с простыми механизмами.

4

5

Колебательное движение. Сложение колебаний.Решение задач. Моделирование колебательного движения.

3

6

Гидростатика. Гидродинамика. Уравнение Бернулли и его применение.Решение задач.

2

7

Тестирование

1

8.

Основы м.к.т. и термодинамики. Основное уравнение м.к.т. Уравнение Клапейрона и Менделеева-Клапейрона. Циклы. К.п.д. циклов. Изопроцессы. Графические задачи. Теплопередача. Уравнение теплового баланса. Законы термодинамики. Статистический характер законов термодинамики.

Решение задач.

4

9

Электростатика. Основные теоремы электростатики. Энергия поля. Электрическое давление. Конденсатор.

Решение задач.

3

10

Постоянный электрический ток. Расчёт цепей. Работа и мощность тока. Производство и передача электрической энергии на большие расстояния.Решение задач.

Разбор лабораторных работ по теме.

3

11

Переменный электрический ток. Цепи переменного тока.Решение задач.

2

12.

Оптика. Основные законы оптики. Оптические приборы.Решение задач.

2

13

Квантовая физика.Решение задач.

1

14.

Тестирование.

1

Примечание: Тестирование можно заменить защитой следующих разработок:

1. Особенности организации внеурочной работы с учащимися.
2. Особенности работы с электронными образовательными ресурсами.
3. Диагностико – коррекционная работа с учащимися.
4. Актуальные для Вас вопросы методики преподавания физики.
5. Основы методики и техники школьного физического эксперимента.
6. Предпрофильная  подготовка и профильное обучение.
7. Инновационные технологии.
8. Методика работы с одарёнными детьми.
9. Работа со слабоуспевающими детьми.
10. Методы подготовки учащихся к ГИА и ЕГЭ.

Литература. 

Мякишев Г.Я. М,: Дрофа, 2010.

Углубленный

15

Физика – 10

основной

Молекулярная физика. Термодинамика.

Мякишев Г.Я, Синяков А.З, М. Дрофа, 2009

углубленный

16

Физика 10-11

основной

Электродинамика.

Мякишев Г.Я, М.:Дрофа, 2010

углубленный

17

Физика – 11

основной

Колебания и волны.

Мякишев Г.Я, Синяков А.З, М.: Дрофа, 2009

углубленный

18

Физика – 11

основной

Оптика. Квантовая физика, Мякишев Г.Я, Синяков А.З, М.: Дрофа, 2010.

Углубленный

19.

Личные методические разработки.

20.

Понимаете ли ВЫ физику.

Дополнительный

Капица П.Л, «Знание», М, 1958.Углубленный

21

Задачи вступительных экзаменов по физике в НГУ за 40 лет.

Дополнительный

 Углубленный

22

Кинематика в курсе физики средней школы.

Дополнительный

Аглиулин И.Ш, ООО «СибЦветАрт», Новосибирск, 2007.Пособие для учителей физики

Прекрасно, если учитель выбрал какое-то глобальное направление на год или на весь курс 7-9 классов: физика и живая природа; экология; космическое путешествие; физика в быту; физика человека, участие в методическом исследовании или эксперименте и др. В этом случае конструкция уроков формируется с учётом конкретной тематики. Особенно это касается домашних заданий и внеклассных мероприятий по предмету.

Весьма плодотворным для некоторых педагогов оказался приём вовлечения учеников для конструирования уроков. Заранее распределяются темы между детьми и определяется задание – придумать оригинальную форму, экспериментальную и творческую часть урока. Разумеется, что это потребует дополнительного времени на консультации учеников, но выигрыш того стоит.

Привлекая на свои уроки различные приёмы и методы, учитель накапливает личный опыт и уровень педагогического мастерства. Этому способствует умелое ведение картотеки по разделам: модели уроков, приёмы активизации и закрепления, технология контроля знаний, карточки контрольных тематических работ и зачётов на экспериментальной основе, формы домашних заданий, задачи на исследование с применением ЭВМ, эксперименты для уроков и домашних заданий, крылатые выражения и пр.

Безусловно, что каждый урок имеет свои методические особенности, требует неодинакового времени на подготовку, несёт различный эмоциональный заряд, по разному вписывается в психологическую картину конкретного класса.

Необходимо обратить внимание преподавателей на очень важный и, может быть, даже главный момент каждого урока: работа учеников в рабочих тетрадях должна отражать записи на классной доске. Исходя из принципа информационной ёмкости, удобно планировать и размещать материал одного урока на развороте классной доски и, соответственно, тетради ученика (всё основное, что озвучивается и показывается). Классная доска и тетради учеников заполняются постепенно в течении всего урока. На мой взгляд, полезно приучать детей выстраивать ответ по вопросу так, чтобы в нём была понятна суть самого вопроса. Очень желательно рядом со схемой опыта записывать выводы. В решении задач полезно во всех классах, включая и старшую школу, делать комментарии. На уроках в 7 классе (и не только) можно делать заготовки домашней работы на том же развороте, где и классная работа. В целом, это даёт возможность наглядно анализировать учителю и родителям работу ученика. С такими тетрадями легко организовать повторение на протяжении всего учебного года и начало следующего. Все эти идеи опираются на рекомендации психологов: память хранит информацию, преобразованную в образы; деловое участие в обучении становится личностно значимым.

Вниманию читателей предлагается две модели уроков в 7 классе. Вот так выглядят записи и зарисовки учеников в своих тетрадях на окончание урока. Нетрудно увидеть, какие игровые моменты были использованы, как проходила актуализация знаний, о чём шёл разговор, что главное почерпнули ученики и многое другое. Так, на уроке по давлению тема урока заявлена как загадка перестановки букв (лев+неида). В игровой форме (готовили подарок Василисе Премудрой или Прекрасной) провели повторение. На уроке проведены эксперименты с погружением тела в песок и был дан анализ уменьшения давления на опору бруска на уклоне. «Полуфабрикаты» домашних заданий показывают уровневый подход: что делать по образцу, а что со звёздочкой – по желанию поработать с добавочной литературой или в интернете. Для самых ленивых «затравка» – разрисовать страницу. Презентацию урока делают дети и преподаватель вместе, не отходя от своего «рабочего станка», а это и есть главное в нашей деятельности. Вторую модель урока – «Физика и техника», предлагаю читателям этой статьи проанализировать самостоятельно. Обратите внимание, что вертикальные столбики показывают в «оглавлении» разделы курса физики.

Разумеется, что предложенные модели показывают только направление учебно – методической деятельности. К примеру, вместо цветка – ромашки можно загрузить повторением несколько вагончиков, а на паровозике дать формулу давления; можно высадить десант на базу с формулой давления и многое другое – прочее по фантазии и профессионализму совместной работы с детьми. Ценность в том, чтобы видеть в построенных моделях главные элементы при изучении нового материала: использование оборудования кабинета, актуализация опорных знаний и жизненного опыта детей, мотивация обучения, подведение итогов в соответствии с поставленными задачами в начале урока, доступность дифференцированных заданий, создание условий для проявления творческой индивидуальности личности.

Сколько вариантов зачётной работы используют преподаватели при тематической аттестации? Как правило, два, реже четыре варианта. В таком традиционном подходе есть свои плюсы и минусы. Попробуем найти решение этой методической задачи, исходя из принципа информационной ёмкости. Для этого перед изучением раздела (темы) выпишем основные понятия, законы, формулы, составим перечень экспериментов, подберём качественные вопросы, выделим базовую задачу и основные типы продвинутых (нестандартных) задач. Такая группировка заданий соответствует ФГОС по тематической аттестации учащихся {1}. Из полученного информационного объёма можно составить карточки заданий для тематического контроля знаний учащихся по каждому разделу курса физики{3}. Практически оказалось возможным остановиться на двадцати вариантах карточек. Удивительно, но этот вывод оказывается справедливым для всех разделов курса физики, если скомпоновать их, исходя из принципа информационной ёмкости: «Измерения и погрешности», «Основы кинематики», «Силы в механике», «Элементы гидро-аэростатики», «Основы динамики Ньютона», «Работа, мощность, энергия, законы сохранения», «Молекулярно-кинетическая теория», «Свойства вещества по МКТ», «Основы термодинамики», «Электростатика», «Законы постоянного тока», «Электрический ток в средах», «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция», «Механические и электромагнитные колебания, переменный ток», «Волны, звук, радиоволны», «Световые волны», «Геометрическая оптика», «Шкала излучений, квантовая физика», «Атом, ядро, ядерная энергия» {4}. Двадцать вариантов контрольной работы позволяют проанализировать усвоение основного содержания всей темы и создают условия самостоятельности выполнения работы каждым учеником. Карточки включают задания разного уровня по нарастающей сложности, т.е. обеспечивают уровневый подход в оценке знаний. Первое задание – раскрыть понятие или фрагмент теории. Оно может быть и тестовым с выбором ответа. Второе задание – практического характера: описание прибора, эксперимента, схемы или наблюдения. Следующее задание – качественный вопрос, где ученику необходимо показать не только знание физической сущности явлений, но и умение грамотно и аргументировано строить ответ. Базовая задача – это типовая задача по знакомому образцу, решённая и детально разобранная в классе и дома. Для преподавателя физики важно умение выделить такую задачу, которая допускает возможность выстроить множество вариантов и в то же время является фундаментом всего раздела. Критерии отбора базовых задач предусматривают многовариантность, модульное построение из небольших тесно увязанных вопросов, возможность изменять отдельные части, условия для дифференцированной работы. Хочется подчеркнуть, что базовая задача не обязательно должна быть расчётного типа. Использование типовой задачи соответствует принципу открытости, когда ученики более точно знают планку требований в достижении конечного результата достаточного уровня {2}. Пятое задание на карточке – это нестандартная задача на несколько логических шагов, при решении которой ученик показывает умение применять знания в новых условиях.

Карточки могут быть использованы в полном объёме или частично при разных формах зачётов в классе, как контрольную работу по всему разделу, для домашних работ и дополнительных заданий на практических занятиях. Преподаватель самостоятельно определяет количество баллов за каждое задание с учётом их сложности. В разных разделах курса физики подход к формированию заданий в карточках может значительно отличаться. Это уже выбор преподавателя. К примеру, в карточках по кинематике нет резона ставить вопросы из теории; лучше, если ученик покажет умение самостоятельно выбрать направление и масштаб координатной оси, наметит способ отсчёта времени, определит начальные условия и составит уравнения движения, а также построит график. Следующее задание – обратного типа: по графику движения составить уравнения и т.д. Другой пример можно привести по разделу «Законы постоянного тока». Здесь можно предложить вариант одной задачи, состоящей из взаимосвязанных заданий нарастающей сложности. Каждый раздел физики имеет свои объективные особенности и их надо учитывать.

Все указанные выше принципы могут и должны использовать составители заданий по ЕГЭ и ГИА. Но, к сожалению, сплошь и рядом можно встретить ситуации, когда в первую группу А включаются слишком простые вопросы или задания, требующие для анализа привлечение нескольких формул, не выделены базовые задачи (а их всего два десятка), совершенно игнорируется практическая часть программы и базовые знания по измерениям и расчёту погрешностей. Если в школьной практике умение применять знания в новых незнакомых ученику условиях относится к высокому уровню, то на ЕГЭ такая ситуация рассматривается как рядовая?? Эта тема разговора очень непростая и требуется системный подход в поиске решения. Пока же дисбаланс тематических аттестаций по физике в школе и проверкой ГИА, ЕГЭ увеличивается из-за отсутствия единых принципов контроля знаний. Возьму на себя смелость высказать некоторые предложения. Учителя должны быть не менторами контроля, а друзьями и помощниками детей. Разрешать пользоваться формулами наряду со справочными данными при всех видах контроля. Ученики и абитуриенты должны знать весь перечень вопросов и задач заранее. При ГИА и ЕГЭ включать по одному заданию (выбранных случайным образом вперемешку) всех изученных тем или разделов курса. Для ВУЗОВ с высоким уровнем требований вводить дополнительные задачи олимпиадного уровня. Тестовый контроль вызывает сомнение по причине большой степени субъективизма и нарушений правил детской психологии «вариться в каше изощрённых неверных ответов». Требует специального обсуждения тема типовых-базовых и продвинутых-доступных заданий по каждому разделу. Для преподавателей важно осмыслить, что полный набор карточек определяет информационную ёмкость изучаемой темы, что в примерах и задачах разворачивается, дополняется и преобразуется информация.

Вниманию преподавателей физики предлагается возможность ознакомиться с некоторыми вариантами карточек по разделам «Электростатика», «Основы кинематики», «Законы постоянного тока». «Электромагнитная индукция», «Измерения и погрешности».

ЛИТЕРАТУРА

1. ФГОС  среднего общего  образования,                 Москва,   2012 г.
2. Уроки  физики  в  современной  школе.               Сборник  под  редакцией  В.П. Разумовского,                Москва,   «Просвещение»,   1993 г.
3. Литвиненко Л.И.  Альбом  карточек  по физике, 9-11 кл., 400 карточек, 20 разделов;    Симферополь,  2003 г.
4. Литвиненко  Л. И.,  Саенко  А. В.  «Физика  в  схемах  и  формулах».  45 стр.,  формат А5,    Симферополь,   1997 г.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВТОРОЙ ГРУППЫ
1. Возьмите два одинаковых по объему шарика – из парафина и из пробки.
2. Опустите шарики в воду и наблюдайте, какой из них глубже погрузится.
3. Сделайте вывод о глубине погружения тела в зависимости от от его плотности.
Плотность воды ρ, кг/м3 Плотность вещества ρ, кг/м³ Тонет тело,плавает
или всплывает

1000 240 пробка
900 парафин

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ТРЕТЬЕЙ ГРУППЫ
1. Возьмите два одинаковых по объему шарика – из парафина и из пробки.
2. Опустите шарики в подсолнечное масло и наблюдайте, какой из них глубже погрузится.
3. Сделайте вывод о глубине погружения тела в зависимости от его плотности.

Плотность масла ρ, кг/м3 Плотность вещества ρ, кг/м³

900 240 пробка Тонет тело,
900 парафин плавает
или всплывает

Итак, исследование завершено. В любом научном учреждении после окончания работ проводится обсуждение результатов.
Учитель приглашает по одному человеку от каждой группы, они показывают заполненные таблицы(учитель показывает такие же таблицы слайд 9) и вместе формулируют выводы по проделанной работе:
Если ρжидкости ρтела ,то тело плавает на поверхности жидкости.
Если ρжидкости = ρтела , то тело плавает внутри жидкости(слайд 10)
Таблица, заполненная учениками от каждой группы вывешивают на доску (листы А3). Учитель показывает слайд с правильно заполненными таблицами и предлагает сравнить, с тем, что получилось у ребят.
Учитель: Поясните опыты, которые я вам показала.
Обратимся к учебнику стр. 74 рис. 14. Почему пробка меньше погружена в воду, чем парафин? Проверим это на опыте. Какой вывод можно сделать?
Проверим это на опыте: пробку и парафин одинакового объёма опускаем в воду.
Вывод: чем меньше плотность тела по сравнению с плотностью жидкости, тем меньшая часть тела погружена в жидкость.
Кто знает, какую роль играет плавательный пузырь у рыб? Прочитаем в учебнике стр. 75.
Продолжите фразу: « Если хочешь плавать …»
Ответ : 1)надувайся, вытесняй больше воды; 2) плавай в море.
4. Закрепление изученного материала.
Вы сегодня на уроке узнали много нового и теперь без труда ответите на вопросы, но сначала вернемся к нашей проблемной ситуации.
1. Почему предметы, брошенные в озеро, не тонули, а поддерживались непонятной силой?
2.Большинство водорослей( ламинарий) обладают тонкими гибкими стеблями. Почему водоросли не нуждаются в прочных, твёрдых стеблях?
3. Собака – водолаз легко вытаскивает тонущего из воды, однако на берегу не может сдвинуть его с места. Объясните.
4. Почему горящий бензин нельзя тушить водой?
5.Составьте из половинок пословицы и объяснить их физический смысл(слайд 11).
1. Правда , что масло… Продолжение пословиц:
2. Хорошо плавают… как топор,
3. Плавает… лишь пузыри,
4.Жир плавает… в воду не падают,
5.С тяжёлым грузом… на поверхности
везде наверх всплывает.
Молодцы! Вы справились с заданием.
Подумайте, что нового вы узнали сегодня на уроке? Заслушиваем ответы.
Рефлексия:
− Все ли у вас получилось?
− Довольны ли вы своими результатами?
− Довелось ли вам в полной мере реализовать свои возможности, применить полученные знания?
Оцените своё настроение в конце урока(слайд 12).
5. Подведение итогов.
Выставление в дневник оценок за урок.
Домашнее задание: §50, упр.25(2,5)(слайд 13)