Систематизация знаний посредством решения физических задач

Физические задачи как основа организации специальной работы по систематизации знаний по физике (механике). Их классификация и основные методы решения. Современный урок систематизации и обобщения знаний учащихся. Методика проведения обобщающих уроков.

Рубрика Педагогика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 18.01.2017
Размер файла 60,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Актуальность темы курсовой работы заключается в том, что глубокие политические, социально-экономические преобразования, происходящие в нашей стране, отражаются во всех сферах общественной жизни, в том числе и в образовании. урок физика задача систематизация

Методы физики, отличающиеся логической безупречностью, математической строгостью, и достижения физики-науки принесли ей как науке заслуженный авторитет, сделав ее неотъемлемой частью человеческой культуры, признанным авангардом научно-технического прогресса.

Образование, как и любая другая социальная система, выживает лишь в условиях непрерывного саморазвития. Осознание этого обусловлено осмыслением углубляющегося противоречия между состоянием преподавания естественных наук и общей социокультурной ситуацией, в которой оказалось человечество к началу XXI века.

Одной из актуальных в методике преподавания физики проблем является обучение учащихся решению физических задач. Это объясняется не только сложностью данного вида деятельности для учащихся, но и определенными недостатками методики формирования у них этой деятельности [69, 3]. Решение этой проблемы - организация специальной работы по систематизации знаний по физике вообще и обобщению знаний учащихся по решению задач, в частности.

Такую работу можно осуществить на основе выделенных уровней систематизации знаний по физике:

* уровень научных фактов (явлений, процессов);

* уровень физических понятий, в том числе физических величин;

* уровень физических законов (разной степени общности);

* уровень физических теорий;

* уровень общенаучных методологических принципов;

* уровень физической картины мира.

"Под систематизацией понимают мыслительную деятельность, в процессе которой изучаемые объекты организуются в определенную систему на основе выбранного принципа".

Цель исследования в курсовой работе состоит в теоретическом обосновании и разработке методики формирования у учащихся системы разноуровневых обобщений при решении физических задач.

Задачи исследования в курсовой работе:

1) Рассмотреть сущность физических задач;

2) Рассмотреть методы решения задач;

3) Рассмотреть сущность систематизации знаний;

4) Проанализировать систематизацию знаний посредством решения задач по физике в курсе старших классов.

Объект исследования: процесс обучения учащихся решению физических задач.

Предмет исследования: процесс формирования у учащихся системы разноуровневых обобщений при решении задач по физике.

Научная новизна исследования состоит в том, что в нем выделены три уровня обобщений при решении задач по физике. Разработаны требования к отбору содержания физического материала (системы задач) и характеру организации учебной деятельности учащихся в процессе решения физических задач. Этапы обобщения методов решения физических задач соотнесены с этапами формирования умственных действии.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что оно вносит вклад в совершенствование методики обучения учащихся решению физических задач, а именно: предложено проведение разноуровневых обобщений методов решения физических задач на основе деятельностного подхода.

Структура курсовой работы: Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.

Глава 1. Физические задачи - как основа организация специальной работы по систематизации знаний по физике

1.1 Понятие физических задач и их классификация

Решение физических задач играет большую роль в формировании навыков самостоятельной работы. Именно это умение наиболее полно характеризует уровень усвоения знаний, показывает, как ученики могут практически применять имеющиеся знания. Энрико Ферми утверждал, что “человек знает физику, если он умеет решать задачи”.

Физическая задача - это ситуация, требующая от учащихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике и на развитие мышления. Решение задачи - это процесс, показывающий творческую деятельность человека, решающего данную задачу.

Решение задач в курсе физике - необходимый элемент учебной работы. Довольно часто задачи решаются лишь для тренинга, используются для иллюстрации формулы, правила, закона. Некоторые учителя практически не используют задачи в своей преподавательской деятельности, а если и используют, то это в основном задачи для "троечников", с чем я и встретилась на практике. Поэтому теряется такая важная цель обучения, как развитие творческих способностей. Все решаемые задачи однообразные в своих решениях, практически все сводятся к элементарной подстановке данных в ранее выученную формулу. На практике школьников не знакомят с методами и способами решения физических задач, даже не всегда показывают алгоритм решения задач. В физике существует достаточно много оригинальных нестандартных методов решения задач, которые будут рассмотрены далее. Для развития творческих способностей, физического мышления важно уметь решать одну и туже задачу несколькими методами, а также уметь анализировать полученное решение. Умение решать задачи поможет запомнить, вникнуть в суть физических законов. Кроме того, при решении нескольких задач одной темы учащиеся самопроизвольно запоминают формулы, законы, какие-либо определения и т.п.

Физическая задача - это проблема, решаемая с помощью логических умозаключений, математических действий на основе законов и методов физики.

У каждого свой собственный стиль преподавания предмета, свой профиль, учащиеся со своим уровнем обученности, со своим потенциалом.

Однако проектные задачи могут занять определённое место на уроке и во внеурочной деятельности, поскольку имеют своей целью развитие и мотивацию наших учеников.

Но прежде, чем говорить о проектных задачах по физике, необходимо расклассифицировать имеющиеся физические задачи по типам, поскольку так удобнее будет понять, какое место будут занимать проектные задачи среди всего круга физических задач.

К настоящему времени накоплено огромное количество задач. Все они различны по сложности, содержанию, способам решения. Возникает проблема их классификации. Такая классификация важна для учителя, т. к. она позволила бы ему избежать односторонности в выборе задач и осуществлять этот выбор на основе дидактических целей, которые необходимо достичь в соответствии с определённой учебной ситуации. Единой классификации физических задач не существует.

Задачи классифицируются: 1) по содержанию 2) по разделам 3) по основному методу решения 4) по степени сложности 5) по способу выражения условия. Одна и та же задача попадает, таким образом, в несколько различных классов.

Охарактеризуем некоторые виды задач по физике.

Качественные - это задачи, для решения которых не требуется вычислений; использование таких задач способствует развитию речи учеников, формированию у них умения ясно, логически и точно излагать мысли, оживляет изложение материала, активизирует внимание учащихся.

(Примеры)

1. Почему у подъёмных строительных кранов крюк, который переносит груз, закреплен не на конце троса, а на обойме подвижного блока?

2. Почему, несмотря на непрерывное выделение энергии в электрической печи или утюге, обмотка последних не перегорает?).

Количественные (расчетные) задачи особенно необходимы при изучении тех тем программы, которые содержат ряд количественных закономерностей (законы динамики, законы постоянного тока и т.д.), так как без них учащиеся не смогут осознать достаточно глубоко физическое содержание этих законов.

(Примеры)

1. Во сколько раз уменьшится энергия магнитного поля катушки, если силу тока уменьшить на 50%?

2. Тело массой 30 г, брошенное с поверхности Земли вертикально вверх, достигло максимальной высоты 20 м. Найти модуль импульса силы, действовавшей на тело в процессе бросания. Сопротивлением воздуха пренебречь.)

Графические задачи позволяют наглядно наиболее ярко и доходчиво выражать функциональные зависимости между величинами, характеризующими процессы, протекающие в окружающей нас природе и технике (особенно при изучении различных видов движения в механике, газовых законов). В некоторых случаях только с помощью графиков могут быть представлены процессы, которые только на более поздних стадиях обучения физике можно выразить аналитически (например, работа переменной силы).

(Примеры)

1. Тело, имеющее начальную скорость 50 м/с, двигалось прямолинейно с постоянным ускорением и через 10с остановилось. Построить график скорости тела и, используя этот график, найти перемещение и путь, пройденные телом.

2. Начертить графики изотермического расширения идеального газа данной массы в координатах p, V; T,V; r, p; r, T, где T,V, r, p -- соответственно температура, объем, плотность и давление газа.)

Экспериментальные задачи, данные, для решения которых получают из опыта при демонстрации, или же при выполнении самостоятельного эксперимента. При решении этих задач учащиеся проявляют особую активность и самостоятельность. Преимущество экспериментальных задач перед текстовыми заключается в том, что первые не могут быть решены формально, без достаточного осмысления физического процесса. (Так, например, при изучении физического прибора реостата с помощью экспериментальных задач учащиеся уясняют разницу в использовании реостата как прибора, регулирующего ток в цепи, и в качестве делителя напряжения (потенциометра).

Задачи с неполными данными чаще всего встречаются в жизни, когда недостающие сведения приходится добывать из таблиц, справочников, либо путем измерений. Решение задач этого типа способствует формированию навыков самостоятельной работы учащихся со справочной литературой.

(Примеры)

1. Какой максимальный груз может выдержать алюминиевая (медная, стальная и т.п.) проволока при заданном сечении?

2. При какой наименьшей длине обрывается от собственного веса стальная проволока, подвешенная за один конец?)

1.2 Основные методы решения физических задач

Одним из способов повышения качества обучения является контроль знаний, умений и навыков учащихся, представленный в виде решения физических задач. Цель - получение информации об эффективности деятельности учителя и учащихся, корректирование методов обучения.

Изученный материал в процессе решения физических задач прочнее закрепляется и дольше сохраняется.

Перед каждым учителем физики стоит цель научить решать задачи.

Самый эффективный способ научить решать задачи - это просто показывать, как они решатся, а самый эффективный способ научиться решать задачи - это просто их решать.

Метод - это способ познания, исследования явлений.

В широком смысле "метод - это способ действия, осуществление определенно деятельности, достижения какого-либо результата, решения задачи.

Существует много различных методов решения задач по физики, в данном параграфе будут рассмотрены некоторые из методов и примеры решения задач различными способами.

При решении задач используют различные методы:

Координатный метод

С помощью этого метода решаются задачи по механики во всех её разделах: кинематике, динамике, статике.

Решение задач кинематики координатным методом.

Основной задачей кинематики является составление уравнений координат тела как функции времени.

В школьном курсе физики это уравнение вида:

Х=Х0+Vt+ахt2/ 2. (1)

где Х0 - начальная координата материальной точки, V0x - проекция вектора начальной скорости на ось ОХ, аx - проекция вектора ускорения на ось ОХ.

Проекцией вектора на ось - скалярная величина, равная произведению модуля вектора на косинус угла, который этот вектор образует с положительным направлением оси.

В зависимости от угла б проекция вектора может быть положительной при 0о ? б < 90о, равной нулю при б = 90о, отрицательной при 90о < б ? 180о.

На рис.1.2. показано определение проекции вектора начальной скорости Voх на ось ОХ.

V0x = V0 cos б; ax = а cos (180o - б) = - a cos б.

Проекция вектора скорости положительна, а проекция вектора ускорения - отрицательна. Знак проекции вектора определяется знаком косинуса угла б. Из уравнения координат тела как функции времени можно получить уравнение для проекции на ось Х вектора скорости как функции времени путём его дифференцирования по времени.

Vх=dx/dt=V+ ахt

Наиболее общей задачей на движение тела в поле силы тяжести (гравитационном поле) является задача о движении тела, брошенного под углом к горизонту.

Задача: Девочка бросает мяч с балкона, находящегося на высоте h от поверхности земли, под углом б к горизонту со скоростью V0. Определить время полета мяча до земли, дальность полёта (координату Xmax точки падения), наибольшую высоту полёта мяча над землёй (максимальное значение координаты Уmax мяча) и скорость мяча в момент его падения на землю.

Решение задачи начинается с выбора начала отсчёта, с которым совмещают начало системы координат ХОУ. Удобно начало отсчета и связанное с ним начало координат выбрать на поверхности земли под балконом, направив оси Х и У соответственно горизонтально и вертикально.

Отмечаем на оси У начальную координату мяча У0 = h, направляем вектор начальной скорости V0 под углом б к горизонту и изображаем траекторию полёта мяча, которая, представляет собой параболу. Точка пересечения параболы с осью Х определит координату Xmax, значение которой даст дальность полёта мяча. Наибольшая высота полёта мяча определится значением координаты Уmax вершины параболы. Для составления уравнений движения Х=Х (t) и У=У (t) имеет смысл записать составляющие этих уравнений:

Через время tп (время полёта мяча) координаты мяча примут значения: Х =Хmax, у = 0. Тогда уравнения примут вид:

Хmax=V0 (cosб) tп; 0=h+ (V0sinб) tп-gtп2/2. (2)

Решая последнее квадратное уравнение, находим время полёта мяча tп.

tп= [V0sinб+ (V02sin2б+ 2gh) 1/2] /g, (3)

которое имеет только одно значение. Второе - отрицательное значение tп, которое следует из решения квадратного уравнения, не возможно. Здесь и далее корень квадратный из числа записывается как это число в степени Ѕ.

Подставив значение tп в уравнение определим дальность полёта мяча Хmax.

Хmax=V0 (cosб) =V0 (cosб) [V0 sin б + (V02 sin2б + 2gh) 1/2] /g (4)

В верхней точке траектории мяча высота его полёта максимальна, а проекция скорости на ось ОУ равна нулю. Для продолжения решения необходимо перейти к уравнениям проекций скорости V на оси Х и У как функциям времени. Взяв производные по времени от уравнений движения, получаем:

Vx=V0cosб; Vy=V0sinб-gt (5)

Первое уравнение показывает, что вдоль оси ОХ мяч летит равномерно с постоянной скоростью, не зависящей от времени. Движение мяча вдоль оси ОУ является равнопеременным (при движении до верхней точки полёта - равнозамедленным, а затем становится равноускоренным). В момент времени tв (время полёта мяча до верхней точки) проекция скорости Vy становится равной нулю, а координата У принимает максимальное значение уmax.

0=V0sinб-gtв; (6)

уmax=h+ (V0sinб) tв - gtв2/ 2. (7)

Определив время

tв, tв= (V0sinб) /g

подставляем его значение в уравнение и определяем уmax - максимальную высоту полёта мяча.

уmax=h+ (V02sin2б) /2g.

Для определения скорости мяча в момент падения (время tп) необходимо определить значения проекций этой скорости Vx и Vy в этот момент.

Vy =V0sinб-gtп =V0 sinб - g [V0 sin б + (V02 sin2б + 2gh) 1/2] /g (8)

Скорость мяча в момент падения V определится по теореме Пифагора:

V= (Vx2+Vy2) 1/2. (9)

Проекция Vy будет отрицательной, но будучи возведённой в квадрат даст положительное значение. Следует помнить, что вектор скорости в любой точке направлен по касательной к траектории движения.

Решение задач на движение тела, брошенного вертикально вверх или вниз, или свободно падающее (здесь угол б = 90о) сводится к составлению только одного уравнения:

У=h+V0t - gt2/2.

Уравнение записано для случая бросания тела вертикально вверх с высоты h. Ось У направлена вверх, начало координат совпадает с уровнем земли.

Если тело брошено горизонтально (б = 0о), то уравнения движения записанные в начале решения принимают вид:

Х=V0t; (10)

У=h-gt2/2. (11)

Если в задаче описывается движение двух тел, то нужно составлять уравнения движения для каждого тела. Если в какой-то момент времени одно тело догоняет другое или они встречаются (сталкиваются), то это означает, что в этот момент времени они приобретают одинаковые координаты Х и У.

Решение задач по динамике.

При решении используются понятия проекций вектора силы и ускорения на координатную ось. Основное уравнение динамики или второй закон Ньютона, записанный в форме проекций сил и ускорения на координатную ось ОХ, выглядит так: УFix=max. Умение составлять такие уравнения является основой для решения динамических задач, в которых, требуется определить ускорение в движении тела или системы тел и пассивные силы (силы трения, натяжения связывающих тела нитей, реакций опор).

Задача: Cистема из двух грузов массами m1 и m2 находится в лифте. движущемся вверх с ускорением а. Найти силу натяжения Т нити, если коэффициент трения между грузом m1 и опорой равен м.

Грузы связаны нерастяжимой нитью, поэтому ускорения грузов относительно стола одинаковы по величине и равны а'. В неподвижной системе отсчёта ускорение груза m2 направлено по вертикали и равно а2 = а' - а. Ускорение груза m1 имеет две составляющие: вертикальную а = а и горизонтальную а= а'.

Запишем второй закон Ньютона для движения каждого из грузов в виде проекций сил и ускорений на координатные оси:

для первого груза массой m1 ОХ: Т-Fтр=m1a;

ОУ: N-m1g= m1a1в; Fтр=мN (12)

Т - мN = m1а';

N-m1g=m1a;

для второго груза массой m2 ОУ:

m2g - T = m2a2 или

m2g-T=m2 (а'-а). (13)

Решая систему, состоящую из двух уравнений, получаем выражение для силы натяжения нити

Т=m1m2 (g+a) (1+м) / (m1+m2). (14)

Применение координатного метода к статическим задачам.

Координатный метод широко используется при решении статических задач. Если тело находится в равновесии под действием сходящейся системы сил, линии действия которых пересекаются в одной точке, то условие равновесия записывается в виде следующих соотношений: УFix=0 и УFiy=0 для плоской системы сходящихся сил, вектора которых лежат в одной плоскости. Если система сходящихся сил является пространственной, то к выше приведённым уравнениям добавляется уравнение УFiz=0.

Задача: Заряженный алюминиевый шарик радиуса r, подвешенный на тонкой нерастяжимой нити, находится между двумя параллельными вертикальными пластинами, расстояние между которыми d. Пространство между пластинами заполнено керосином. Каков заряд шарика, если при подаче на пластины напряжения U угол отклонения нити равен б?.

Изобразим шарик в положении равновесия, в котором нить образует угол б с вертикалью. Электрическое поле, возникающее между пластинами при подаче на них напряжения U, считаем однородным. Силовые линии такого поля параллельны друг другу и направлены перпендикулярно поверхностям пластин от пластины с большим потенциалом (+) к пластине с меньшим потенциалом (-).

Вектор напряжённости Е параллелен силовым линиям, а его величина определяется соотношением:

Е = U/еd,

где е - диэлектрическая проницаемость керосина.

На шарик действуют силы: mg - сила тяжести, FA-архимедова сила, T-сила натяжения нити и FE - сила, действующая на заряд шарика со стороны электрического поля.

Запишем условия равновесия шарика в виде проекций сил на координатные оси ОХ:

Тsinб-FE = 0;

OY: Tcosб+FA - mg = 0. (15)

Представим эти уравнения в виде:

Т sin б = FE; (16)

Tcos б = mg - FA. (17)

Поделив левые и правые части этих уравнений, получим соотношение

tgб=FE/ (mg-FA).

Из этого уравнения выразим силу

FE, FE= (mg-FA) tgб. (18)

По законам электростатики эта сила определяется по формуле:

FE=Eq=Uq/еd, (19)

где q - заряд шарика.

Приравняв правые части последних двух уравнений получим уравнение, из которого можно найти заряд шарика: Uq/еd= (mg-FA) tgб. Подставим в уравнение выражения для силы тяжести и силы Архимеда, связав их с плотностями алюминия и керосина, соответственно:

mg=сaVg= (4/3) рr3сag,

FAkVg= (4/3) рr3сkg.

Получим уравнение:

Uq/еd= (4/3) р r3g (сa - сk) tg б,

из которого найдём заряд шарика

q=4рr3gеd (сa - сk) tg б / 3U.

Глава 2. Теоретические основы систематизации знаний учащихся в процессе решения задач по физике

2.1 Сущность систематизации знаний учащихся

Задачами обучения физике являются формирование у учащихся глубоких, прочных и действенных знаний, основ физики и их практических применений, знаний о методах естественнонаучного познания и структуре научного знания, развитие их мышления и т.д. Один из путей решения этих задач - организация специальной работы по обобщению и систематизации знаний.

Под систематизацией понимают мыслительную деятельность, в процессе которой изучаемые объекты организуются в определенную систему на основе выбранного принципа.

При систематизации осуществляются такие мыслительные операции, как анализ и синтез, сравнение и классификация, в ходе которых учащиеся выделяют сходство и различие между объектами и явлениями, группируют их в соответствии с выбранными признаками или основаниями, устанавливают причинно-следственные связи, сущностные отношения между объектами и явлениями. В процессе систематизации знаний устанавливаются не только смысловые, причинно-следственные, но и структурные связи, в частности связи между компонентами структуры элементов физического знания: связи внутри физических понятий, законов, теорий, картины мира. В этом случае решается задача формирования системности знаний учащихся.

Психологи отмечают, что знания учащихся более глубокие и прочные, если они прошли систематизацию и обобщение. Систематизация позволяет использовать память, так как освобождает ее от необходимости запоминать материал как сумму частных сведений и фактов за счет группировки их в более крупные единицы. Сам механизм восприятия информации человеком связан с деятельностью систематизации: при восприятии новой информации мы сопоставляем ее с уже известным знанием (ассоциация), стараемся сгруппировать новую информацию.

Использование систематизации не только упорядочивает знания человека об объектах познания, но и служит источником новых знаний. Учитель должен познакомить учащихся с приемами систематизации, чтобы они могли применять их самостоятельно. Систематичность - это такое качество знаний, которое характеризуется в сознании ученика наличием логических связей между компонентами изучаемых явлений. Отбор учебного материала идет с учетом системы: изучается ряд явлений, связанных между собой, и одновременно с учетом принципа «от простого к сложному». В каждом разделе учебная информация систематизируется вокруг стержневых понятий. Например, в механике - точка, тело, вещество, поле, взаимодействие, энергия.

Методологической основой систематизации знаний учащихся является принятый в науке системный подход - методологическое средство изучения интегрированных объектов и интегральных зависимостей и взаимодействий, который позволяет, с одной стороны, дать общее представление о процессе, явлении, объекте, а с другой стороны, увидеть их компоненты, связи между ними, место данной системы в составе другой, более сложной.

Объективной научной основой систематизации знаний учащихся является особенности физической науки и физики - учебного предмета, отличающейся логической стройностью, как самого научного знания, так и процесса его становления.

Дидактической основой систематизации знаний учащихся являются закономерности усвоения учащимися знаний и способов деятельности, отраженные в принципе систематичности и последовательности в обучении, а также в принципе системности.

Психологической основой систематизации знаний учащихся является образование ассоциативных связей: локальных, частносистемных, внутрисистемных и межсистемных. В-первых трех случаях систематизация носит, главным образом, внутрипредметный характер; в четвертом - межпредметный. Соответственно можно выделить несколько объектов систематизации знаний по физике:

- научные факты (явлений, процессов);

- физические понятия, в том числе физических величин;

- физические законы;

- физические теории;

- общенаучные методологические принципы;

- физическая картина мира.

Систематизация и обобщение тесно связаны в процессе переработки получаемой учебной информации. Естественные процессы систематизации и обобщения получаемой информации, протекающей стихийно у школьников учитель должен использовать. Такая необходимость объясняется тем, что резко возрастающий поток информации, предъявляемый прежним способом, учащиеся не успевают переработать, усвоить, что снижает успеваемость и вызывает потерю интереса к предмету и учению. Можно отметить несколько подходов при проведении систематизации и обобщения:

- прежде всего, выясняя «что обобщаем», Бетев В.А. выделяет три направления - изучаемые объекты, символы, понятия;

- рассматривая средства обобщения, выделяют схемы, таблицы, графы, системы уравнений, классификации с установлением причинно-следственных связей;

- говоря о времени, можно указать - на каждом уроке, после изучения темы или раздела, в конце учебного года на обобщающих уроках;

- форма предъявления - учитель сам проводит систематизацию и обобщение на уроке; выполняет это вместе с учащимися на занятии; выдает подобное задание учащимся для самостоятельного выполнения в классе или дома.

Вооружение учащихся системой знаний является одной из важнейших задач обучения физике. В дидактике давно провозглашен принцип систематичности и последовательности в обучении. Он предполагает: а) изучение материала в определенной последовательности, соответствующе логике науки, основы которой изучаются в школе; б) формирование у школьников системы научных понятий, умений и навыков. Этот принцип лежит в основе построения учебных программ, определяет систему работы учителя и деятельности учащихся в процессе обучения.

Систематизация не сводится к классификации. К систематизации приводит также установление причинно-следственных связей и отношений между изучаемыми фактами, выделение основных единиц материала, что позволяет рассматривать конкретный объект как часть системы.

Системный подход позволяет нам разработать теоретическую картину обсуждаемой проблемы, а системный анализ - разработать оптимальную модель функционирования процесса обучения учащихся решению физических задач.

Первые три уровня систематизации знаний непосредственно можно формировать при решении физических задач. Обобщения решений задач на этих уровнях имеют свою специфику, выражающуюся, в частности, в бесконечном многообразии формулировок одних и тех же законов на языке физических задач. Можно говорить о разноуровневых обобщениях при решении физических задач, имея в виду вышесказанное.

Обобщение - объединение сходных предметов по общим для них признакам. Простейшей формой обобщения является генерализация - объединение предметов по сходству отдельных, чаще всего несущественных внешних признаков.

Разноуровневые обобщения при решении задач могут быть востребованными на протяжении всей последующей деятельности человека, вне зависимости от выбранной им профессии. Методика решения задач и связанные с ней разноуровневые обобщения при их решении, обладающие свойствами широкого переноса на различные области знаний, представляют особый интерес. Практика обучения показывает, что решение задач часто вызывает значительные затруднения даже у тех учеников, которые свободно владеют теоретическим материалом.

Теоретическое знание вследствие своей общности не может быть непосредственно перенесено в область практической деятельности, поэтому для использования какого-либо общего положения теории (формулы, закона) необходимо определенным образом его преобразовать применительно к конкретной, частной задаче.

При нормативном подходе в основу построения структуры процесса решения задач (ПРЗ) кладутся некоторые теоретические принципы (теория задач, инвариантные структуры деятельности, системный подход). Это приводит к выделению этапов деятельности, которые привносятся в процедуру решения задач извне, а не выводятся из совокупности эмпирических операции. Процесс обучения решению задач, наряду со структурой, характеризуется функциональным (процессуальным) аспектом, в котором отражается аналитико-синтетическая деятельность по преобразованию задачи. Отсюда следствие - решение задач по физике является одним из средств развития творческих способностей на всех этапах обучения.

Анализ состояния практики обучения учащихся решению задач по физике показал, что многие учащиеся средней школы:

* не умеют анализировать содержание физической задачи;

* не знают общих этапов деятельности по решению физической задачи;

* ориентируются лишь на конечную цель (искомая величина);

* не умеют анализировать полученный результат.

Это является следствием того, что в частности недостаточно внимания уделяется вопросам:

* адекватной записи условия задачи в краткой форме (в виде "Дано"),

* "переложения" условия задачи на язык чертежа (рисунка, схемы и т.д.), разработки обобщенных предписаний алгоритмического типа.

2.2 Современный урок систематизации и обобщения знаний учащихся

Современные методы обучения должны предполагать переход от типичной для традиционного обучения схемы «услышал - запомнил - пересказал» к схеме «познал путем поиска вместе с преподавателем и товарищами - осмыслил - запомнил - оформил свою мысль - применил полученные знания в жизни».

Сравним традиционный тип урока повторения-обобщения с современным уроком обобщения и систематизации знаний по некоторым признакам.

Данная таблица демонстрирует преимущества современного урока и свидетельствует о необходимости пересмотра традиционных методов обучения.

Организация современного урока систематизации и обобщения требует тщательной и трудоёмкой подготовки учителя. Для того чтобы на уроке систематизации и обобщения знаний достичь высоких результатов и повысить эффективность работы учащихся, урок необходимо построить технологично. Чёткое планирование ожидаемого результата деятельности учащихся может привести к высокой результативности учебно-воспитательного процесса. Применение современных образовательных методов и технологий позволяет осуществить контроль достижения задач и целей урока. Разрабатывая урок систематизации и обобщения знаний учащихся по физике необходимо решить проблему отбора и структурирования содержания учебного материала, определить методы и приёмы, которые будут применяться на данном уроке. Для того, чтобы решить поставленную проблему, необходимо разработать современную технологию проведения урока систематизации и обобщения знаний учащихся по физике, которая бы позволила сократить время на подготовку к данному уроку.

Технология проведения уроков систематизации и обобщения знаний учащихся по физике на основе решения задач.

На этапе подготовки к урокам систематизации и обобщения знаний учителю необходимо:

1. распределить учащихся по разнородным группам, в составе от 3 до 5 человек;

2. организовать расстановку учебной мебели в классе, таким образом, чтобы члены группы сидели лицом к лицу;

3. заранее подготовить карточки с разными вариантами задач.

Данный урок состоит из трех этапов.

I. Этап решения качественных задач

Учитель читает качественные задачи, а ученики отвечают на них по следующему принципу: сначала отвечает ученик из первой группы, который раньше всех поднял руку. При правильном ответе балл идёт в счёт данного ученика и в копилку команды. Если же ответ неправильный, то право отвечать переходит к следующей команде, участник которой первый поднимет руку.

Итогом первого этапа является заполнение учащимися таблиц основными понятиями и формулами, изученными при прохождении данной темы.

II. Этап решения теоретических задач

Каждая из команд получает по задаче (на различные методы решения) и решает её в течение некоторого времени. Затем каждая группа по очереди у доски представляет решение своей задачи всему классу, причём каждый член группы должен отвечать за какой-то конкретный этап решения задачи. Например, если в группе 4 человека, то первый ученик анализирует условие задачи, второй - представляет рисунок (чертёж, график к задаче), третий - её решение, четвёртый - анализирует полученное решение. После того, как группа представила решение своей задачи, группы-соперники задают вопросы.

В конце второго этапа ученики перечисляют методы решения задач, а также отмечают особенности каждого метода.

III. Этап решения экспериментальных задач

Каждая команда получает по экспериментальной задаче и план проведения экспериментальных исследований. Через некоторое время группы вновь представляют решение всему классу. Так же, как и на этапе II каждый ученик предоставляет индивидуальный отчёт и несёт личную ответственность за успех своей группы. Например, первый ученик представляет решение задачи, второй - результаты в виде расчетных таблиц, схем, графиков, третий - погрешности, а четвёртый - анализ результатов. Затем группы-соперники задают вопросы.

В конце третьего этапа ученики делают выводы, обобщая полученные в ходе исследований результаты.

Итог урока: учитель и ученики выводят итоговые оценки по результатам деятельности на уроке. Отметим, что ученики после каждого этапа урока на специальных бланках должны оценить свою деятельность, деятельность членов своей группы, а также поставить отметки за работу другим группам.

Особенности разработанной технологии.

1. Использование на уроках систематизации и обобщения знаний решения экспериментальных задач. Решение данного типа задач позволяет не только актуализировать знания учеников и развивать у них исследовательские навыки, но и организовать своеобразный поиск, добычу новых знаний самими учащимися, что вызывает у них огромный познавательный интерес и положительные эмоции.

2. Второй отличительной особенностью является то, что данный метод даёт возможность включить всех учащихся в активную работу, целенаправленно вовлечь их в учебный процесс, а по окончании урока оценить деятельность каждого из них.

3. Работа в группах. Отметим принципы, отличающие работу в группах в рамках разработанной технологии от традиционной организации взаимодействия учащихся в группах:

- положительная взаимозависимость обучаемых;

- развивающее взаимодействие учащихся «лицом к лицу»;

- индивидуальная отчётность;

- личная ответственность;

- социальные навыки (навыки работы в команде);

- рефлексия или обсуждение работы (внутригрупповая оценка и самооценка деятельности школьников).

Следует отметить, что решение физических задач является удобным и эффективным способом проверки и систематизации знаний, умений и навыков учащихся, позволяет в наиболее рациональной форме проводить повторение, систематизацию и обобщение ранее изученного материала, а также способствует актуализации и углублению полученных знаний.

Глава 3. Систематизация знаний в процессе решения задач по физике в курсах старших классов

3.1 Систематизация курса механики посредством задач

При обучении механике в общеобразовательной средней школе решаются определенные образовательные, воспитательные задачи и задачи развития учащихся. Образовательные задачи определяются прежде всего тем, что в механике вводят основные понятия (масса, сила, импульс тела, энергия и т.д.), являющиеся «инструментом» познания в науке - физике. В этом смысле механику справедливо считать фундаментом физики. В механике учащиеся знакомятся с физической теорией - классической механикой Ньютона и такими обобщениями, как закон Всемирного тяготения, законы сохранения импульса и энергии, общие условия равновесия механических систем (19).

Воспитательные задачи (формирование научного мировоззрения) решаются путем диалектико-материалистического взгляда на природу и ее познание, формирование политехнических знаний и умений (знание научных основ современной механизации промышленности, транспорта и сельского хозяйства), раскрытия на уроках физики основных направлений развития и ускорения в современном производстве, воспитание патриотизма и интернационализма, трудового воспитания. Основа трудового воспитания на уроках физики при изучении механики - политехническое обучение, в процессе которого школьников знакомят с одним из основных направлений современного производства - механизацией. Учащиеся узнают о простых механизмах, различных видах передачи движения, законах движения и др. При проведении лабораторных работ они осваивают некоторые практические умения в обращении с измерительными приборами. Трудолюбию воспитывают и работы ученых и изобретателей (18).

Решение задач развивающего обучения при изучении механики направлено на развитие логического, теоретического, научно-технического, диалектического и, следовательно, на развитие их интеллекта и творческих способностей. Стройна и логика механики, широкая опора в механической теории на такие общие методы познания, как анализ и синтез, индукция и дедукция, способствуют развитию логического мышления школьников. Наличие научных обобщений в механике способствует формированию теоретического мышления, особенность которого состоит в умении выделить главное, отражаемое в абстракциях, и извлекать из последних конкретные выводы, переходя от общего к частному. В механике школьники встречаются с большим числом абстрактных понятий - материальная точка, система отсчета, равномерное и равноускоренное движение и др. При рассмотрении этих понятий учащихся учат выделять существенные признаки явлений и объектов, отбрасывать несущественные, показывают, как возникает идеализация в науке, как происходит абстрагирование (6).

Обращение к физической теории (классической механике Ньютона) способствует формированию у школьников представлений о физической картине мира - одной из наиболее общих форм отражения природы физической наукой и одного из компонентов научного мировоззрения, показывает диалектику взглядов на физическую картину мира и место механической теории в этой картине. При изучении основных обобщений (закон Всемирного тяготения, законы сохранения импульса и энергии, общие условия равновесия и др.) разъясняют учащимся, что объективность научных обобщений подтверждается применением последних в практической деятельности людей (механика космических полетов, движение машин и их частей, реализация условий равновесия в технических сооружениях).

Изучение причин изменения скорости движения и деформации способствует раскрытию причинно-следственных связей. Определение границ применимости классической механики помогает проиллюстрировать познаваемость природы и безграничность процесса познания. Все это способствует формированию диалектического мышления.

Рассмотрим основные особенности курса механики. Первая особенность заключается в том, что с механики начинается изучение курса физики в средней школе. Это определяет место механики в общеобразовательном курсе физики и требует от учителя внимания к прочному усвоению учащимися материала. Вторая особенность состоит в том, что в механике достаточно полно представлена физическая теория. Поэтому учителю предоставляется возможность на примере механики проиллюстрировать структуру физической теории. И третья особенность - использование эксперимента в преподавании механики.

На этапе обобщения и систематизации знаний по курсу механики нужно обратиться к следующей таблице. Таким образом, повторение и закрепление материала будет сопровождаться образованием многосторонних связей между изученным материалом и на основе проблемных вопросов и решения познавательных задач.

3.2 Систематизация раздела «Электродинамика»

Раздел «Электродинамика» - один из самых сложных разделов школьного курса, где изучают электрические, магнитные явления, электромагнитные колебания и волны, вопросы волновой оптики и элементы специальной теории относительности.

Решение общеобразовательных задач при изучении этого раздела сводится к тому, что в данном разделе должно быть введено основное для современной физики понятие электромагнитного поля, а также физические понятия: электрический заряд, электромагнитные колебания, электромагнитная волна и ее скорость. Здесь же должно быть введено основное для современной физики представление о свойствах электромагнитных волн, их распространении, о принципах радиосвязи, телевидения. Учащиеся на доступном им уровне знакомятся с фундаментальной теорией - теорией макроскопической электродинамики, основным творцом которой был Дж. Максвелл.

Решение воспитательных задач сводится к дальнейшему развитию научного мировоззрения учащихся, их материалистического и диалектического понимания природы. При изучении раздела «Электродинамика» происходит расширение и углубление в сознании школьников понятия материи. В базовом курсе учащиеся познакомились с двумя видами поля: электрическим и магнитным, но не изучались их характеристики. Здесь они встречаются с особым видом материи - электромагнитным полем, познают его отличие от вещества. При рассмотрении основ специальной теории относительности учащиеся знакомятся с современными физическими представлениями о пространстве и времени.

Политехнические знания школьников пополняются знаниями физических основ электрификации и электроэнергетики. Они приобретают некоторые умения и навыки обращения с различными электроприборами. Решение развивающих задач при изучении данного раздела направлено на дальнейшее развитие логического, теоретического, научно-технического, диалектического мышления, а в итоге - развитии интеллекта и творческих способностей.

Учащимся необходимо объяснить диалектику развития взглядов на физическую картину мира: ограниченность механического взгляда и электродинамического подхода к описанию природы. В программе общеобразовательной средней школы раздел «Электродинамика» следует после раздела «Молекулярная физика». Такой подход сложился исторически, но возможны и другие варианты построения курса физики. Материал электродинамики, например, можно рассматривать непосредственно после механики, это позволит подчеркнуть ограниченность механических представлений и раскрыть особенности электродинамики.

Если рассматривать логическую структуру раздела, то в ней надо выделить: формирование понятия электромагнитного поля и электрического заряда; изучение взаимодействия поля и вещества, электрических, магнитных и световых свойств вещества; изучение законов тока, электрических цепей; знакомство с элементами СТО; показ основных технических применений электродинамики.

Школьный курс электродинамики отличается абстрактностью и сложностью учебного материала, поэтому значительное внимание в ее преподавании следует уделить наглядности: физический эксперимент, аналогии и модельные представления, включая модели на ЭВМ, экранные пособия, схемы, чертежи, таблицы и т.д. При изучении основ электродинамики применяют следующие модели: свободный электрон, модель электронного газа, модель проводника и диэлектрика. Широко применяются аналогии: между гравитационным и электростатическим полями, между электрическим током и потоком жидкости; между явлением самоиндукции и инерции; между явлением термоэлектронной эмиссии и испарением жидкости. Аналогии лишь частично отражают сходство данного явления или понятия с изученным материалом, а модели вносят те или иные упрощения в поведении материальных объектов.

3.3 Методика проведения обобщающих уроков

Обобщающий урок физики - это целостная система, состав и структура компонентов которой отличаются от всех других видов и типов уроков. Во-первых, целью обобщающего урока является обобщение знаний учащихся.

На таком уроке элементы знания определенной темы или раздела курса физики должны быть представлены в виде логически замкнутой, целостной системы. Обобщение и систематизация физического знания одновременно способствуют осознанию учащимися методологических знаний, пониманию логики процесса познания. В этом состоит вторая существенная особенность обобщающего урока. Третьей особенностью является углубление приобретенных ранее знаний. Таким образом, идея структурирования элементов физического знания является основной методологической идеей разработки содержания обобщающего урока физики (9).

Обобщение знаний учащихся проводят как систематически, при изучении материала, так и на специальных занятиях. Можно выделить два направления обобщения знаний: систематизация фундаментальных знаний и систематизация прикладных знаний.

Обобщение фундаментальных знаний можно осуществить на разных уровнях и на основе различных стержневых идей. Например, проводят систематизацию знаний в соответствии с циклом теоретического познания, или со структурой физической теории, или с основными элементами физической картины мира. Уровень обобщения зависит от того, на каком этапе изучения курса его проводят.

Обобщающие занятия можно проводить в разных формах. Раньше их проводили в форме лекций. Однако, поскольку познавательная активность учащихся в этом случае не достаточно велика, более предпочтительными формами их проведения являются семинары и конференции. Эти формы предполагают большую самостоятельность учащихся, которые работают с литературой, готовят доклады или рефераты, выступают с докладами или сообщениями, участвуют в обсуждении вопросов.

Большое значение в решении задачи обобщения знаний школьников имеет проведение комплексных семинаров межпредметного характера. Такие семинары позволяют обобщить и систематизировать знания, полученные при изучении других дисциплин, глубже осмыслить связи между различными явлениями.

Приведем пример урока по теме «Газовые законы» в 10-м классе с элементами обобщения и систематизации по учебнику Касьянова В.А. К уроку необходимо будет приготовить обобщающие таблицы и в приложение к ним графическое представление, по возможности в виде кодограмм или презентации на компьютере.

Тема урока: «Газовые законы»

Цель урока: сформировать систематизированные знания газовых законов и их графическое представление.

Образовательные задачи:

1) учащиеся должны освоить материал на уровне осмысленного воспроизведения;

2) учащиеся должны знать газовые законы для каждого процесса, уметь определять по автору закона о каком процессе идет речь;

3) учащиеся должны уметь по материалу учебника оформлять таблицу.

Воспитательные задачи:

1) учащиеся должны проявлять потребности в знаниях;

2) учащиеся должны демонстрировать аккуратность, целеустремленность, умение оперативно выполнять требования учителя.

Развивающие задачи:

1) учащиеся должны уметь обосновать вывод законов;

2) учащиеся должны проявить творчество при заполнении таблицы;

3) учащиеся должны демонстрировать умение анализировать, грамотно строить ответы на вопросы учителя.

Тип урока: полное учебное занятие, изучение новой темы.

Метод обучения: продуктивный (наглядно-практический).

Принципы обучения: наглядность, систематичность, доступность, научность.

Оборудование: графопроектор с дидактическим материалом, учебник.

Ход урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

- Здравствуйте, ребята! Отметим отсутствующих на уроке.

-Сегодня на уроке мы познакомимся с газовыми законами, составим обобщающие таблицы, с тем чтобы вам наглядно продемонстрировать различия поведения газа от изменений параметров. Заранее приготовьте линейки и карандаши.

- Как вы думаете, от каких параметров зависит поведение газа?

-Правильно. Все перечисленные параметры входят в одну известную нам уже формулу, запишите ее на доске.

- Объясните, что за величина R

-Правильно! Сегодня мы на уроке рассмотрим изопроцессы. Открывайте тетради и запишите тему урока: «Изопроцессы»

-Изопроцесс - это процесс, при котором один из макроскопических параметров состояния данной массы остается постоянным. Запишем определение.

-Вы перечислили параметры: температура, давление, объем. Рассмотрим теоретически каждый из случаев. Для этого заранее заготовим таблицы, а по ходу будем ее заполнять (на графопроекторе демонстрирует заготовку таблицы)

-Итак, все заготовили таблицы?!

-Рассмотрим первый процесс при неизменной массе газа будут меняться все параметры кроме температуры. Такой процесс называют изотермическим. При таких условиях рассмотрим уравнение Менделеева-Клапейрона, что вы можете отметить?

-Правильно, вот мы и пришли к закону для изотермического процесса, которое носит имя Боля-Мариотта. Записывается так:

p1 V1 = p2 V2. Давление газа при изотермическом процессе обратно пропорционально объему: p= const/V график показывает, что при постоянной температуре рост давления сопровождается уменьшением объема. А теперь на основе вышесказанного с помощью учебника заполните таблицу для изотермического процесса.

-Итак, давайте проверим, так ли у вас заполнено, как должно быть?! (учитель на кодограмме показывает образец заполнения)

-Теперь рассмотрим состояние системы при неизменных давлении и массе. Преобразум закон Менделеева-Клапейрона так, чтобы изменяющиеся величины оказались слева, а остальные справа: V/T =(m/M) *R/p=const

V=const*T. Что означает это соотношение и как на графике демонстрировать зависимость?

- этот процесс называется изобарным, а закон Гей-Люссака таков: V1 /V2 =T1 /T2

-Итак, даю вам 2-3 мин для заполнения таблицы и графиков.

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.