Практикум физического эксперимента и моделирования

Разделы: Физика


Цели курса.

Специальная организация курса способствует достижению основной цели современного образования – становление компетентностей учащихся.

Содержание курса обеспечивает возможность формировать и развивать учебные компетенции: самостоятельно создавать группу для совместной деятельности; выбирать варианты выполнения исследований физических явлений в отдельных работах; решать возникающие учебные и самообразовательные учебные проблемы (практикум предполагает выполнение работ с опережением изучения материала на уроках); интегрировать отдельные части знаний в предметных областях естественных наук и эффективно их использовать; отрабатывать способность извлекать пользу из личного образовательного опыта.

Учебная деятельность в рамках курса дает возможность формировать и развивать исследовательские компетенции: учащиеся, проводя реальные учебные исследования, активно работают с различными источниками информации (учебник, книга, медиаресурсы, учителя и одноклассники в роле экспертов), представляют, обсуждают и систематизируют разнообразные информационные материалы.

Организация коллективной работы учащихся как в парах и так в малых группах развивает коммуникативные компетентности: способность выслушивать, понимать, излагать и защищать свою точку зрения в устной и письменной форме, участвовать в коллективных дискуссиях и публичных выступлениях, использовать профессиональные термины и понятия.

Относительная свобода учебно-исследовательской деятельности в рамках практикума – 9-й класс (свободный график защиты работ) предполагает серьезную самоорганизацию, принятие определенной доли ответственности за свои действия как члена рабочей группы и это является важным для формирования организаторских способностей.

Традиционно лабораторно-экспериментальные исследования сопровождаются многочисленными "шумовыми" факторами: статистическими и систематическими погрешностями измерений, разбросом физических характеристик исследуемых материалов, различным уровнем эффективности экспериментальных методик, индивидуальной квалификацией экспериментатора, ограниченностью в использовании измерительных средств и лабораторной реализации ряда физических явлений. В целом реальный учебный эксперимент является идеальным полигоном для формирования личностно-адаптивных компетенций: придумывать новые решения, проявлять настойчивость и в то же время необходимую гибкость в преодолении трудностей, быть готовым к самообразованию, эффективно использовать новую информацию и коммуникативные технологии.

Курс обеспечивает решение следующих образовательных задач:

  • развитие самостоятельности подростка;
  • сохранение интереса к изучению предмета, через практико-ориентированный подход;
  • формирование культуры исследовательской деятельности (техника безопасности при проведении физических опытов, постановка задачи, планирование деятельности, знакомство с методами исследования, анализ и оценка полученных результатов);
  • работа с различными источниками информации (специализированные справочники, учебные пособия, медиаресурсы)
  • приобретение опыта презентации и защиты своей работы: как в письменной, так и в устной форме;
  • повышение качества знаний;
  • поддержание политехнической направленности преподавания физики.

Организация учебной деятельности:

Курс проводится раз в неделю 1 час в течение года. Можно его реализовывать и блочно по два часа в неделю (8 занятий в одном полугодии и так же во втором). Занятия проводятся в школьной физической лаборатории. Учащиеся самопроизвольно разбиваются на группы по 2–3 человека.

Практические работы разбиты на две части по 8 работ в каждом полугодии. Практикум построен таким образом, что некоторые работы идут с опережением школьной программы, что позволяет обеспечить самостоятельную работу ученика с материалом учебника. Комплект практических работ содержит 6 экспериментальных и 5 модельных работ, из которых для учащихся компонуется план работы на первое полугодие. В зависимости от количества компьютеров и рабочих мест в лаборатории учащиеся выполняют 1 фронтальную, 4–5 экспериментальных и 2–3 компьютерных работы, что в сумме дает 8 практических работ. Во втором полугодии план формируется из 7 экспериментальных и 6 модельных работ.

Для реализации необходимо достаточно простое оборудование (Приложение 1): 1–3 компьютера и программное обеспечение – “Открытая физика 1.0” или последующие версии от компании “Физикон”, задачник: Кирик Л.А. Физика-9. Сборник задач, М.: Илекса, 2003., Сборник задач для 9–11-х классов под редакцией Степановой Н.И.

Темы практических работ на первое полугодие:

  1. Определение времени реакции человека (фронтальная работа). Работа направлена на знакомство учащихся с видами измерений и погрешностей, обработкой экспериментальных данных, работа проста в выполнении и не требует больших материальных затрат.
  2. Установление зависимости ускорения от действующей силы (экспериментальная работа). Работа посвящена изучению законов Ньютона и равноускоренного движения.
  3. Определение массы тела с помощью правила моментов сил (экспериментальная работа). В работе используется материал 7-го класса с некоторым углублением, вместо рычага используется диск.
  4. Изучение силы трения, измерение коэффициента трения скольжения (экспериментальная работа). Работа направлена на развитие навыков работы с приборами и статистической обработкой данных, построение графиков зависимости некоторых величин. В работе используется материал 7-го класса.
  5. Измерение жесткости пружины, изучение закона Гука (экспериментальная работа) В работе используется материал 7-го класса. При выполнении работы вырабатываются навыки: работа с приборами, обработка данных, построение графиков зависимости исследуемых величин.
  6. Измерение КПД наклонной плоскости (экспериментальная работа). В работе используется материал 7-го класса. При выполнении работы вырабатываются навыки: работа с приборами, обработка данных, построение графиков зависимости исследуемых величин.
  7. Равноускоренное движение (модельная работа). Работа направлена на развитие умений представлять результаты в формальной и графической форме и переводить из одного вида в другой.
  8. Относительность движения (модельная работа) Работа направлена на закрепление понятий: относительность, тело отсчета.
  9. Движение по окружности (модельная работа). Работа направлена на соотнесение процесса и его графического представления.
  10. Упругие и неупругие соударения (модельная работа). Работа направлена на формирование понятия идеальный объект.
  11. Свободные колебания (модельная работа). Работа направлена на соотнесение процесса и его графического представления.

Все знания, которые нужны для выполнения данных работ, даются в первом полугодии девятого класса и изучались в седьмом классе.

Темы практических работ на второе полугодие:

  1. Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника (экспериментальная работа). В данной работе более подробно изучается процесс колебаний, вводится уравнение колебаний для математического маятника.
  2. Измерение коэффициента жесткости пружины с помощью пружинного маятника (экспериментальная работа). В данной работе более подробно изучается процесс колебаний, вводится уравнение колебаний для математического маятника.
  3. Определение скорости звука в воздухе (экспериментальная работа) В работе подробно изучается распространение звуковых волн.
  4. Определение скорости снаряда при помощи баллистического маятника (экспериментальная работа). Практическое освоение законов сохранения в механике.
  5. Изучение намагниченности металлов (экспериментальная работа).
  6. Движение зарядов в магнитном поле (экспериментальная работа). В работе учащиеся в реальной ситуации наблюдают и изучают закономерности движения заряженных частиц в магнитном поле.
  7. Изучение треков заряженных частиц по фотографиям (экспериментальная работа). В работе учащиеся знакомятся с видом треков заряженных частиц и их движением в магнитном поле.
  8. Изучение движения тела, брошенного горизонтально, вертикально (Модельная работа). Моделирование процесса движения тела в поле тяготения.
  9. Механические волны. (Модельная работа). Исследование распространения механических волн в различных средах.
  10. Магнитное поле вокруг проводника с током. (Модельная работа). Работа с графическим представлением магнитного поля.
  11. Генератор переменного тока. (Модельная работа). Исследование условий возникновения и существования переменного тока.
  12. Интерференционный опыт Юнга. (Модельная работа). Демонстрационная работа, направлена на закрепление навыков графического представления результатов.
  13. Энергия связи ядер. (Модельная работа). Изучение условий распада ядер.

Практикум сопровождается методическими рекомендациями “Процедура выполнения практической работы” В тексте приложения курсивом выделена часть работы выполняемой дома (Приложение 2).

Презентация и оценивание работ учащихся. Защита работ производится в устной форме, где учащиеся докладывают о проделанной работе, о полученных результатах и представляют письменный отчет с основными расчетными формулами, таблицами, графиками. Контрольными вопросами являются те же теоретические вопросы, предлагаемые в качестве подготовки к выполнению работы. Но учащиеся должны дать ответ применительно к своей практической деятельности. Оценивание происходит по 5 бальной шкале. Система оценивания открыта для ученика. Каждый может с ней ознакомиться (Приложение 2).

Запуск курса. На первом вводном занятии учащиеся знакомятся с образовательными возможностями практикума (учитель рассказывает, с чем и как предстоит работать, какого типа будут работы). Обсуждается техника безопасности при выполнении практических работ. Детально рассматриваются постановка эксперимента и способы определения погрешности, для чего необходимо определять погрешность. Далее учащимся предлагается разделиться на группы и начать выполнять фронтальную работу “Определение времени реакции человека”. На втором занятии учащиеся защищают первую работу и получают список тем на первое полугодие.

28.02.2006