Подготовка к ЕГЭ по физике с использованием кейс-задач

Keywords: Unified State Exam, case technology, problem solving, natural science thinking, critical thinking, practice-oriented learning.

Единый государственный экзамен по физике является одним из самых сложных и требует от выпускников не только прочных знаний теоретического материала, но и умения применять их на практике, анализировать информацию, строить логические связи, аргументировать свою точку зрения. Традиционная система подготовки, основанная на решении типовых задач, не всегда позволяет сформировать у учащихся необходимый комплекс умений и навыков.

В этой связи все большую актуальность приобретает использование на уроках физики инновационных методов обучения, в частности, кейс- технологии.

Кейс-технология представляет собой метод обучения, основанный на анализе и решении учебных ситуаций, смоделированных на основе реальных или гипотетических явлений и процессов. Кейс-задачи по физике позволяют учащимся "погрузиться" в контекст конкретной ситуации и применить полученные знания для ее анализа и поиска решения[3].

Конечно, кейс-задачи не должны заменять собой традиционные формы работы. Использование кейс-задач возможно как дополнение, позволяющее закрепить и углубить знания.

При работе с кейс-задачами можно и нужно использовать интерактивные доски, компьютеры, программное обеспечение для визуализации, моделирования ситуаций, проведения расчётов.

В этой статье хотелось бы поделиться опытом разработки кейс-задач для подготовки школьников к ЕГЭ по физике.

Можно выделить следующие преимущества использования кейс-задач при подготовке к ЕГЭ по физике:

- Развитие мышления: анализ условий задачи, выделение

существенной информации, формулировка гипотез, поиск аргументов и доказательств.

- Формирование умения применять знания на практике: кейс-задачи носят практико-ориентированный характер, что позволяет учащимся увидеть связь между теорией и реальной жизнью.

- Развитие навыков работы с информацией: поиск, анализ, систематизация и интерпретация данных из различных источников (тексты, графики, таблицы).

- Повышение мотивации к изучению физики: нестандартные задачи и ситуации вызывают у учащихся больший интерес, чем типовые задания.

- Адаптация к формату ЕГЭ: многие задания ЕГЭ имеют практикоориентированный характер и требуют умения анализировать реальные ситуации.

Методика составления интегрированной кейс-задачи следующая: отыскание темы кейс-задачи, сбор информации по теме, выделение ключевой линии, определение цели решения, подбор заданий, развивающих естественнонаучное мышление, оформление полного текста, проверка на точность и полноту информации[2].

Приведем примеры ключевых тем для разработки кейс-задач по физике для подготовки к ЕГЭ.

Например, в разделе «Механика» в качестве ключевой темы можно рассмотреть разработку системы амортизации для защиты груза при падении с определенной высоты; проектирование аттракционов; расчет параметров движения спортивных снарядов. В разделе «Молекулярная физика» актуальным является анализ работы холодильника и расчет его КПД, а проектирование электрической цепи для питания устройства с заданными параметрами можно использовать в качестве ключевой темы для разработки кейс-задачи для подготовки к ЕГЭ по физике.

Традиционной и важной темой в разделе «Оптика» является строение и принцип работы человеческого класса, именно эта тема может послужить отличной базой для разработки кейс-задачи, а также подчеркнет интегрированный характер современного естествознания.

В разделе «Квантовая физика» в качестве ключевой темы можно взять анализ принципа работы лазера и его применение в различных областях. Чтобы тема была более актуальна для современных школьников кейс-задачу можно стилизовать под фильмы про космические приключения, например, «Звездные воины».

К рекомендациям по разработке и применению интегрированных кейс- задач в процессе подготовки к ЕГЭ по физике можно отнести[1]:

- Соответствие кодификатору ЕГЭ: кейсы должны соответствовать тематике и уровню сложности экзамена;

- Практическая направленность: задачи должны быть связаны с реальными жизненными ситуациями:

- Наличие проблемы: кейс должен содержать проблему, требующую анализа и поиска решения;

- Полнота информации: кейс должен содержать всю необходимую информацию для решения проблемы;

- Структурированность: кейс должен быть логически построен и понятен учащимся.

Приведем пример кейс-задачи «Аварийная посадка на Луну», которую можно использовать в качестве дополнительного материала для подготовки школьников к ЕГЭ по физике.

Кейс-задача «Аварийная посадка на Луну»

Вы - пилот космического корабля, совершающего экспедицию на Луну. Во время посадки произошёл сбой в системе управления, и теперь вам предстоит посадить корабль вручную, используя резервные системы.

Корабль находится на высоте h = 500 метров над поверхностью Луны. Вертикальная скорость снижения vy = -20 м/с. Горизонтальная скорость vx = 50 м/с. Масса корабля с грузом m = 5000 кг. У вас есть возможность включить резервный двигатель, который может создавать тягу F = 10000 Н в любом направлении. Ускорение свободного падения на Луне дл= 1,6м/с2.

Задание 1. Оцените, сколько времени осталось до падения корабля на поверхность Луны, если не предпринимать никаких действий?

Задание 2. Рассчитайте горизонтальное перемещение корабля за это

время.

Чтобы избежать крушения, необходимо погасить вертикальную и горизонтальную скорость корабля до нуля в момент касания поверхности.

Задание 3. Рассчитайте, под каким углом к горизонту необходимо включить резервный двигатель, чтобы обеспечить безопасную вертикальную посадку.

Задание 4. Определите, на каком расстоянии от предполагаемого места прилунения нужно включить двигатель, чтобы успеть погасить горизонтальную скорость.

Во время работы двигателя часть его энергии будет превращаться в

тепло.

Задание 5. Объясните, почему это происходит с точки зрения законов термодинамики.

Задание 6. Какие ещё факторы нужно учитывать при выполнении аварийной посадки на Луну? Приведите три примера, в полях ниже укажите причины необходимости учёта предложенных факторов.

Задание 7. Как изменится решение задачи, если учитывать наличие атмосферы на Земле?

Задание 8. Предложите, какие технические решения могут использоваться в космической технике, чтобы предотвратить перегрев двигателей при работе в вакууме.

В ходе решения кейс-задачи «Аварийная посадка на Луну» ученики представляют решение всех поставленных заданий с использованием законов физики и приведением необходимых формул, обосновывают полученные результаты и выводы, а также демонстрируют понимание физических явлений и умение применять знания в нестандартной, экстремальной ситуации.

Кейс-задача «Аварийная посадка на Луну» позволяет ученикам проверить свои знания в рамках кодификатора ЕГЭ по физике, а также развивает навыки анализа и решения практических задач в нестандартной, экстремальной ситуации.

Использование кейс-задач в процессе подготовки к ЕГЭ по физике позволяет сделать обучение более эффективным, интересным и практикоориентированным. Такой подход способствует развитию у учащихся не только предметных знаний и умений, но и важных личностных качеств, таких как критическое мышление, умение работать с информацией, принимать решения в нестандартных ситуациях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: