Итак, идея структурирования элементов физического знания является основной методической идеей разработки содержания обобщающего урока физики
Обобщающий урок может проводиться на любом этапе изучения темы или раздела, и не являться завершение изучения учебного материала.
Обобщение физических знаний может осуществляться на основе различных принципов, идей и на разных уровнях: на уровне понятий, законов, теорий, отдельных физических картин мира и на уровне единой современной физической картины мира. Рассмотрим для примера урок обобщения знаний на уровне физической теории, как наиболее часто встречающейся (физическая теория – основная структурная единица учебного материала в школьном курсе физики).
Для организации содержания обобщающего урока может быть использована структура физической теории, представленная в виде: основание, ядро, выводы, интерпретация.
Другой, более целесообразной в познавательном и воспитательном плане, является структура знания, представленная в динамике цикла познания: опытные факты – гипотезы – теоретические следствия – эксперимент.Эта структура дает возможность не только повторить основные элементы учебного материала, но и показать их методологическую значимость. Более подробно об этом мы будем говорить при изучении частной методики преподавания физики.
Отметим, что очень важны обобщающие уроки, в которых обобщение проводится на основе рассмотрения основополагающих философских положений: материя и ее виды, связь материи и движения, законы сохранения, как иллюстрация несотворимости и неуничтожимости материи. Немаловажны обобщающие уроки политехнического характера. При этом учебный материал структурирован в соответствии со следующей логической схемой: основные направления научно-технического прогресса – виды производства – технические объекты и процессы.
ВЫВОД: разрабатывая обобщающий урок физики, учитель должен прежде всего решить проблему отбора и структурирования содержания учебного материала, а затем определять методы и приемы, которым он будет пользоваться на подобном уроке.
Учебные экскурсии по физике
До начала 90-х годов учебные экскурсии были обязательной составляющей учебной программы по физике. В настоящее время нет жестких требований к проведению учебных экскурсий. В условиях современной школы учебные экскурсии по физике могут носить культурологическую, эстетическую и нравственно-этическую направленность.
Основы организации экскурсий должны отражать учебную направленность. Организация и проведение экскурсии включают 4 основных этапа: 1) планирование экскурсии; 2) непосредственная подготовка; 3) проведение экскурсии; 4) подведение итогов экскурсии.
Экскурсия, как и любая другая форма учебной деятельности должна быть органично включена в учебный процесс.
Лекция 11
ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ ЗАНЯТИЯ ПО ФИЗИКЕ
Факультативные занятия были введены в практику работы школ в 1966 г. для углубления знаний учащихся по предметам, а также для развития способностей и интересов учащихся. Их введение было связано с осознанием необходимости осуществления дифференцированного подхода к учащимся, решения задачи развития их склонностей, способностей и интересов. В то время факультативные занятия были единственной формой дифференцированного обучения.
Факультативные занятия организуются на добровольной основе, исходя из своих интересов и способностей к тому или другому предмету.
Значение факультативных занятий:
- позволяют развивать склонности и способности учащихся, давая им соответствующую интеллектуальную нагрузку;
- удовлетворять интересы учащихся;
- повышать качество подготовки учащихся к продолжению образования;
- развивать творческие способности учащихся, их самостоятельность;
- знакомить учащихся с современными достижениями науки и техники;
- формировать общеучебные умения: готовить доклады и представлять их, выполнять рефераты, работать в группе, работать с информацией;
- способствовать профессиональной ориентации учащихся.
Разработана система факультативных курсов. Она содержит три группы:
Курсы повышенного уровня. Тесно связаны с основным курсом физики. Основная цель – углубить знания, полученные на уроке. Курсы сочетают теоретическую и экспериментальную подготовку учащихся.
Курсы прикладной физики. Цель – познакомить учащихся с важнейшими путями и методами использования достижений физической науки на практике и развить их интерес к современной технике и технологии. Курсы включают изучение физических основ главных направлений научно-технического прогресса, методы измерений и проведения физико-технических исследований, овладение методами физико-технического моделирования и конструирования.
Спецкурсы. Более глубоко изучают разделы физики и астрономии, играющие важную роль в формировании у учащихся научного мировоззрения. Цель – компенсировать отсутствие некоторых важных тем в программе основного курса. К спецкурсам относятся и межпредметные факультативы, задачей которых является интеграция знаний о природе и обществе, полученные при изучении естественнонаучных и гуманитарных предметов.
Факультативные курсы изучаются одного года. В особом случае – 2-3 года. Тогда программа каждого года должна быть автономна, т.к. ученики могут начинать заниматься в факультативе в любом году.
Минимальная наполняемость группы – 10 человек.
Содержание факультативных курсов по физике.
Факультативные занятия проводятся по специальным программам, утвержденным Министерством образования. Учителю также дано право работать по собственной программа, которая должна быть утверждена школой.
Основные принципы отбора содержания факультативных курсов по физике:
- связь факультатива с основным курсом;
- отражение в содержании факультативных курсов фундаментальных физических законов и принципов;
- осуществление межпредметных связей;
- реализация принципа политехнизма.
К курсам повышенного уровня относятся:
«Тепловые, электрические и световые явления (8 класс),
«Факультативный курс физики. 9 класс» (Механика),
«Факультативный курс физики. 10 класс» (Молекулярная физика, Электродинамика),
«Факультативный курс физики. 11 класс» (Электродинамика-продолжение, Колебания, Волны, Кванты).
Курс 8 класса
Позволяет дополнить и углубить знания учащихся о тепловых, электрических и световых явлениях.
Рассматриваются опыты по определению размеров, масс, скоростей молекул, числа молекул в единице объема.
На основании молекулярно-кинетической теории строения вещества объясняются капиллярные явления.
Изучается тепловое расширение и его учет в технике.
Большую образовательную ценность имеет тема «Физика атмосферы», в которой интегрируются знания по физике и географии.
В темах «Электрически ток» и «Электромагнитные явления» изучают в основном прикладные вопросы: электролиз и его применение, электроизмерительные приборы, электромагнитное реле, получение переменного тока, трансформатор.
Загрузка...
Тема «Оптика» изучает: элементы фотометрии, законы преломления света, формула линзы, инерция зрения, разложение белого света в спектр.
Курс 9 класса
Цель – углубить знания по механике, познакомить с практическими способами измерения расстояний и времени, с пространственными и временными масштабами природных явлений.
В кинематике внимание уделяется графическому представлению движения, обсуждению границ применимости классического закона сложения скоростей, предельности и инвариантности скорости света.
В динамике изучается движение тел в неинерциальных системах отсчета, рассматриваются центробежные механизмы.
Новой является тема «Вращательное движение твердых тел», которой вводятся кинематические и динамические характеристики вращательного движения, понятие момента инерции и записывается уравнение вращательного движения. Новой является тема «Статика», в которой рассматривается принцип минимума потенциальной энергии.
Курс 10 класса
Начинается с темы «Строение и превращение вещества», при изучении которой уделяется внимание формированию у учащихся статистических представлений. В частности, о распределении как способе задания состояния, изучается распределение Максвелла. Обращается внимание на обсуждение границ применимости моделей молекулярной физики.
От модели идеального газа переходят к модели реального газа, от модели идеального кристалла к модели реального кристалла с дефектами.
Показывают применимость термодинамического метода для решения теоретических и практических задач молекулярной физики.
В теме «Термодинамика» более глубоко изучаются понятие теплоемкости, в частности, рассматривается зависимость теплоемкости газов от процесса изменения его состояния; понятие необратимости; второй закон термодинамики и его статистический смысл, принципы работы тепловых двигателей.
Тема «Электродинамика» включает такие вопросы, как теорема Остроградского-Гаусса, электреты и сегнетоэлектрики, пьезоэлектрический эффект, применение полупроводниковых приборов, в том числе в ЭВМ. Большое внимание в теме уделяется методам измерения электрических величин (силы тока и напряжения), магнитных величин.
Курс 11 класса
Углубление и расширение знаний по электродинамике осуществляется при изучении электромагнитных колебаний за счет знакомства учащихся с негармоническими колебаниями и формирования понятия о спектре негармонического колебания и гармоническом анализе периодических процессов. Задача политехнического образования решается путем знакомства учащихся с получением трехфазного тока, с асинхронным двигателем трехфазного тока и системой передачи трехфазной электроэнергии.
При изучении волновых свойств света дается представление о зонах Френеля и принципе Гюйгенса-Френеля. В теме «Кванты» расширяется материал, относящийся к доказательствам существования фотона и к доказательствам корпускулярно-волновых свойств материи. Изучаются волновые свойства электронов и соотношение неопределенностей.
Все курсы повышенного уровня обеспечены соответствующими учебниками и методическими рекомендациями по их проведению.
Курсы прикладной физики.
Основными задачами факультативных курсов по прикладной физике являются ознакомление учащихся с важнейшими путями и методами применения физических законов и явлений на практикеи главными направлениями научно-технического прогресса, развитие интереса к современной технике и производству.
Все факультативы этого типа имеют содержательную и временную связь с основным курсом физики. Более половины учебного времени отводится на выполнение практических работ, ориентированных на изучение физических принципов работы, механизмов, машин, автоматических устройств, широко применяемых в практике.
К факультативным курсам этого типа относится, например, курс «Физические величины и их измерение» (VII-VIII классы), который позволяет учащимся, интересующимся физикой, познакомиться с основными методами физической науки, овладеть измерительными и другими экспериментальными умениями и «Методы физико-технических исследований и измерений» (IX-XI классы).
Курс решает следующие задачи:
- познакомить учащихся с понятиями: физическая величина, измерительные приборы, методы измерения, погрешности изменений, экспериментальное исследование;
- обучить учащихся использованию измерительных приборов и сформировать понятие о точности измерений;
- научить учащихся на основе экспериментальных данных делать вывод о соответствии экспериментального исследования поставленной задаче;
- показать роль измерений в технике, сформировать представление о косвенных измерениях;
-познакомить с правилами безопасного труда и приучить учащихся к их выполнению.
Содержание курса базируется на тех физических величинах, понятия и представления о которых были сформированы у учащихся в основном курсе физики. В факультативном курсе они изучаются более глубоко с рассмотрением способов не только их прямых измерений, но и косвенных.
Методическое обеспечение курса основывается на системе демонстрационных и лабораторных исследований, в процессе выполнения которых учащиеся приобретают некоторые экспериментальные умения: планировать эксперимент, представлять результаты в виде таблиц, графиков, диаграмм.
Курс содержит введение, которое знакомит учащихся с понятием физической величины, с понятиями о прямых и косвенных измерениях величин, о системе единиц. Здесь же формируются представления о физических приборах, их шкалах, погрешностях измерений. Затем учащиеся знакомятся последовательно с величинами, описывающими механические, тепловые, электрические и оптические явления, со способами их измерения, с приборами, которые используются для этих целей. В курсе изучаются некоторые величины, не подлежащие рассмотрению в основном курсе. Это относится, в частности, к фотометрическим величинам.
Продолжением этого курса является курс «Методы физико-технических исследований и измерений» (IX-XI классы), он может изучаться и теми учащимися, которые в VII-VIII классах занимались в другом курсе.
Данный курс ставит целью:
- помочь профориентации учащихся;
- сформировать представления о методе физического экспериментального исследования как об одном из методов научного познания, развить интерес к исследовательской деятельности, сформировать исследовательские умения;
- воспитать инициативность, творческое отношение к труду;
- углубить знания основного курса физики, повысить интерес к его изучению;
- расширить межпредметные связи между физикой и технологией, математикой, биологией.
- В ходе изучения этого курса у учащихся формируются и развиваются умения:
- проводить физический эксперимент, измерять физические величины прямым и косвенным методами;
- моделировать физические явления и процессы, выдвигать гипотезы;
- пользоваться технической документацией на приборы и оборудование;
- подбирать приборы, конструировать, собирать и налаживать установку, обрабатывать и анализировать результаты измерений.
Курс включает теоретическую и практическую части. В теоретической части даются необходимые знания о методах и принципах экспериментальных физических исследований, а также сведения о физических принципах, лежащих в основе устройства приборов и их использования в эксперименте.
Практическая часть включает в себя фронтальные лабораторные работы, работы практикума и экскурсии.
К другим прикладным факультативным курсам относятся: «Физико-техническое моделирование» (IX-XI классы), «Курс прикладной физики с изучением основ механизации производства» (IX класс), «Курс прикладной физики на материале автоматики» (X-XI классы), «Курс прикладной физики на материале сельскохозяйственного производства» (VIII-IX классы).
Спецкурсы.
К спецкурсам по физике и астрономии, а также интегрированным курсам относятся:
«Оптика» (VII или VIII класс),
«Элементы кибернетики» (VIII класс),
«Физика и компьютер» (IX класс),
«Земля во Вселенной» (VII-VIII классы),
«Основы космонавтики» (X класс),
«Физика космоса» (XI класс),
«Строение и свойства вещества» (X класс),
«Техника и окружающая среда» (X класс),
«Методы решения физических задач» (XI класс),
«Эволюция естественнонаучной картины мира» (XI класс).
Программы этих курсов опубликованы и утверждены Министерством образования.
Факультативные курсы «Оптика» и «Физика космоса» обеспечены учебными пособиями для учащихся.
Рассмотрим содержание одного из спецкурсов - «Эволюция естественнонаучной картины мира». Программа этого курса согласована с программой основных курсов физики, химии, биологии, астрономии, обществоведения. Курс читается в то время, когда происходит систематическое повторение и обобщение учебного материала. Задача курса - сформировать у учащихся целостные представления о природе и обществе, убеждения в том, что в основе многообразных явлений лежат единые сквозные принципы.
Перед учащимися на занятиях раскрываются основные естественнонаучные идеи, общие законы наук о природе, фундаментальные теории, их роль в развитии естественнонаучной картины мира. При этом анализируются знания о природе, полученные на протяжении обучения в школе, происходит их обобщение на основе единой картины мира, которая является синтезом знаний о природе, моделью природы, построенной на основе современных знаний о ней.
В основе содержания данного факультативного курса лежит физическая картина мира и ее эволюция, поскольку физика является теоретической базой естествознания. Синтез естественнонаучного знания осуществляется из общих естественнонаучных идей, общих законов природы, фундаментальных теорий. Программа этого курса, помимо перечня подлежащих изучению вопросов, включает темы рефератов, которые самостоятельно выполняют учащиеся и вокруг которых строится обсуждение на семинарских занятиях.
Лекция 12
МЕТОДЫ, ФОРМЫ И СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ НА ФАКУЛЬТАТИВНЫХ ЗАНЯТИЯХ ПО ФИЗИКЕ
На факультативных занятиях используются различные формы организации обучения, среди них могут быть как теоретические занятия: лекции, семинары, конференции, так и практические: решение задач, фронтальные лабораторные занятия, физический практикум, экскурсии.
Опыт показывает, что факультативные занятия достигают цели при сочетании различных форм организации обучения. При этом лекции целесообразны в 9-11 классах, причем доля лекционных часов в 9 классе не должна быть большой. В 7-8 классах лекционные занятия неприемлемы в силу возрастных особенностей учащихся.
Обобщение опыта проведения факультативных занятий по действующим программам факультативных курсов по физике показывает целесообразность следующего примерного соотношения между различными формами их проведения в старших классах: лекции - 20-25% всего учебного времени, семинары - 10-15%, решение задач - 15-20%, фронтальные лабораторные работы -15-29%, физический практикум - 20-30%, экскурсии - 3-9%, зачетные занятия - 3-6%.
Таким образом, более половины учебного времени рекомендуется отводить на практические занятия по решению задач и выполнению лабораторных работ.
Рассмотрим формы обучения учащихся на факультативных занятиях.
Лекции читаются обычно по теоретическим вопросам, они, как правило, носят ориентировочный, установочный характер. На лекции выносится основной, узловой материал, который затем обсуждается на семинарских и практических занятиях.
На лекции могут рассматриваться практические применения физических законов, они могут посвящаться обобщению и систематизации знаний. Желательно, чтобы на лекции использовалось проблемное изложение материала, способствующее активизации познавательной деятельности учащихся.
В начале чтения лекции учащимся дается ее план, который записывается на доске, создается мотивация, ставится основная познавательная задача. У учащихся следует формировать умение конспектировать лекции. Для этого необходимо продумать заранее, какие записи должны остаться у учащихся в тетради, и учитывать это при чтении лекции, диктуя или повторяя несколько раз соответствующий материал, делая паузы.
Лекция сопровождается иллюстрациями, записями на доске, демонстрационным экспериментом. Школьная лекция отличается тем, что в нее вводятся некоторые элементы беседы, элементы практической работы учащихся, что связано с возрастными особенностями учащихся, в силу которых они не могут длительное время слушать объяснение учителя, им необходима смена видов деятельности. Доля таких элементов обычно уменьшается в соответствии с возрастом учащихся.
Семинарские занятия посвящаются обсуждению теоретических вопросов, их более глубокой проработке. Возможны такие, например, темы семинарских занятий: «Применение плоских и вогнутых зеркал», «Движение тел в неинерциальных системах отсчета», «Типы кристаллических решеток» и др.
Загрузка...
Учащимся заранее дается план семинарского занятия, в который входят вопросы, обязательные для подготовки всеми учащимися, и вопросы, которые учащиеся готовят в виде индивидуальных заданий. По каждому вопросу, обсуждаемому на семинаре, указывается обязательная и дополнительная литература.
На семинаре учащиеся выступают с небольшими сообщениями, вокруг которых разворачивается дискуссия. Готовясь к семинару, учащиеся учатся работать с литературой, планировать свое выступление, лаконично выражать свои мысли. Работая на семинарском занятии, учащиеся приобретают умение выступать с сообщением, отвечать на вопросы, участвовать в дискуссии, критично, но доброжелательно относиться к выступлениям своих товарищей и самокритично к собственной деятельности. Целесообразно, чтобы учащиеся сопровождали свои выступления демонстрацией опытов и других средств наглядности. Определенные возможности повышения наглядности открывает использование компьютерных программ.
Практикум по решению физических задач является одним из необычных видов факультативных занятий. Он проводится, начиная с 9 класса, в виде серии уроков решения задач по крупной теме. Например, после изучения кинематики, или динамики, или законов сохранения. В этом случае появляется возможность решать комбинированные задачи. Этим практикум по решению задач отличается от уроков решения задач при изучении основного курса физики.
На занятиях практикума по решению задач имеется возможность развивать самостоятельность учащихся, их творческие способности, соответствующим образом организуя их познавательную деятельность и предлагая нетривиальные задачи, в том числе исследовательские, повышенной сложности, с неполными или избыточными данными, задачи-парадоксы. На этих занятиях появляется возможность познакомить учащихся с некоторыми специфическими физическими методами решения задач, например, с методом размерностей, с методом графов. Кроме того, при проведении, практикума по решению задач в XI классе можно использовать более сложный математический аппарат - основы дифференциального и интегрального исчисления.
Программы факультативных курсов предусматривают такие формы занятий, как лабораторные фронтальные работы и лабораторный практикум.
Фронтальные лабораторные работы углубляют теоретический материал, позволяют формировать у учащихся первоначальные экспериментальные умения и осуществлять их подготовку к практикуму.
В число фронтальных лабораторных работ включены работы. связанные с выполнением различного рода измерений, с конструированием приборов, исследовательские работы. Например, в курсе «Механика» (IX класс) предлагаются такие работы, как «Измерение больших расстояний», «Изготовление механического стробоскопа и наблюдение с его помощью периодических процессов», «Исследование зависимости периода колебаний математического маятника от его длины» и др.
При выполнении фронтальных лабораторных работ следует обучать учащихся планированию эксперимента, поиску разных способов и методов его проведения, оценке погрешностей измерений и умению выбрать тот метод, который дает наименьшую погрешность. Полезно предлагать разным группам учащихся выполнять эксперимент по измерению одной и той же величины разными способами с использованием разного оборудования с последующим обсуждением результатов и выбором оптимального варианта.
Другой формой лабораторных занятий является физический практикум. Его проведение открывает большие возможности для индивидуализации обучения, учета интересов и склонностей учащихся. В практикуме можно поставить работы, разные по уровню сложности, по характеру деятельности учащихся, по характеру управления их деятельностью (от детальных алгоритмов до кратких указаний и формулировки познавательной задачи). Соответственно в описаниях большинства работ могут быть выделены три уровня управления деятельностью учащихся:
1. Задание сформулировано в описании в общем виде. В зависимости от сложности оборудование подбирается по описанию или учащимися самостоятельно.
2. Описание содержит указания к заданию, помогающие учащимся самостоятельно выполнять работу и содержащие необходимые дополнительные сведения.
3. В описании подробно описывается последовательность операций, которые должен выполнить учащийся.
Выделение этих уровней позволяет каждому учащемуся выбрать тот вариант инструкции, который в наибольшей степени соответствует его учебным возможностям.
Постановка практикума не требует большого числа экземпляров однотипных приборов, поскольку каждая бригада выполняет свою работу. В практикуме наряду со стандартным оборудованием целесообразно использовать самодельные установки, а также технические приборы.
Лабораторный практикум занимает разное место в разных факультативных курсах. Так, в курсе «Методы физико-технических исследований и измерений» на него отводится 50% учебного времени, в курсе повышенного уровня - до 20%.
Тематика работ практикума достаточно разнообразна. Можно выделить пять групп работ:
1) работы, в которых экспериментально устанавливаются или проверяются важнейшие соотношения и законы физики, например «Исследование законов фотоэффекта»;
2) работы, при выполнении которых учащиеся знакомятся с методами измерений физических величин, например «Измерение скорости и ускорения при равноускоренном движении»;
3) работы, задачами которых является исследование физических характеристик различных природных объектов, например «Измерение ускорения свободного падения»;
4) работы, в которых исследуются физико-технические характеристики и параметры материалов, приборов и технических устройств, например «Определение твердости стали»;
5) работы по физико-техническому моделированию, например сборка автоматических устройств с полупроводниковыми приборами.
В качестве примера укажем лабораторные работы, которые включает практикум к факультативному курсу XI класса «Электродинамика (продолжение). Волны. Кванты», по темам «Электромагнитная индукция», «Электромагнитные колебания»:
1. Измерение магнитного потока постоянного магнита.
2. Измерение индукции магнитного поля Земли,
3. Измерение индуктивности катушки.
4. Изучение резонанса в электрической цепи.
5. Определение параметров электрической цепи «черного ящика» на переменном токе.
6. Изучение триггера в качестве логического элемента в технических средствах автоматики и вычислительной техники и др.
На факультативных занятиях нет необходимости ограничивать время на выполнение той или иной работы. Если учащийся проявляет интерес к какому-то определенному разделу физики, то можно предоставить ему возможность заниматься экспериментальной работой в области своих интересов.
Некоторые факультативные курсы содержат не физический практикум, а задания по конструированию различных устройств (факультативный курс «Физико-техническое моделирование») либо дополнительно к физическому практикуму творческие и конструкторские задания (факультативный курс повышенного уровня для XI класса).
Например, в курсе повышенного уровня для XI класса предлагаются такие задания, как:
1. Изготовление и испытание установки для изучения интерференции и дифракции.
2. Изготовление и испытание модели АТС.
3. Изготовление установки по обнаружению превращения гамма-квантов в электрон-позитронные пары и др.
В курсе «Физико-техническое моделирование» учащимся предлагаются такие задания: конструирование и изготовление прибора для измерения прочности нити, модели моста, электрического датчика неэлектрической величины, электронного реле и т.п. При этом если на начальном этапе обучения объекты конструирования предлагаются учителем, то в дальнейшем учащимся предоставляется право выбора объекта в рамках заданной тематики. При конструировании сложных объектов учащихся целесообразно объединять в группы. Это позволит не только научить их работать в коллективе, но и осуществить дифференциацию обучения, предоставив каждому ученику проявить свои индивидуальные способности и интересы.
Работа по конструированию ведется по определенному плану, с которым знакомят учащихся:
1. Задание по конструированию с указанием технических условий, которым должен удовлетворять объект конструирования.
2. Разработка эскизного проекта, состоящего из краткого описания конструкции, кинематической или электрической схемы, общего вида, эскизных изображений наиболее важных узлов и деталей, необходимого минимума математических расчетов.
3. Обсуждение проекта с учителем.
4. Изготовление разработанной конструкции.
5. Испытание и исследование параметров конструкции. В ходе обсуждения проекта учителю рекомендуется обращать внимание на понимание учащимися явлений и законов, которые лежат в основе сконструированных ими устройств, на умение оценивать их работоспособность.
Работа учащихся по изучению факультативных курсов должна определенным образом оцениваться и учитываться. Основными показателями успешности учащихся является их интерес к занятиям, появление любознательности, смекалки, интуиции. Учитель постоянно фиксирует работу, выполняемую каждым учеником во время занятий, а по окончании курса оценивает ее.
Лекция 13