«Точка роста» как стимулирующий фактор в обучении физики

«Если мы продолжаем обучать сегодня так,
как мы обучали вчера, лишь потому,
что так делали всегда, то мы
украдем у наших учеников завтра»
Американский философ и педагог Джон Дьюи

Эксперимент является основным источником познания и проверкой истинности знаний в науке. В современной концепции образования большое внимание уделяется самостоятельному исследовательскому ученическому эксперименту. В контексте физики, современные экспериментальные исследования уже трудно представить без использования не только аналоговых, но и цифровых измерительных приборов.

В Федеральном государственном образовательном стандарте прописано, что ученики должны приобрести умение проводить опыты и простые экспериментальные исследования, включая прямые и косвенные измерения с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов. Это подтверждает важность цифровых технологий в учебном процессе и их потенциал для обеспечения качественного обучения физике.

Однако стандартное школьное оборудование может иметь ограничения в технических возможностях, что затрудняет проведение количественных исследований. Кроме того, время, выделенное на физические исследования внутри школьного расписания, не всегда достаточно. Еще одна проблема состоит в том, что некоторые физические исследования могут быть ограничены требованиями безопасности.

В этом контексте цифровая лаборатория "Z.labs" представляет собой инновационный подход, который меняет методику и содержание экспериментальной деятельности и помогает решить перечисленные проблемы. Цифровая лаборатория использует широкий спектр цифровых датчиков, которые позволяют учащимся изучать параметры физических экспериментов как на качественном, так и на количественном уровне. Измеренные данные и их обработка отображаются непосредственно на экране компьютера.

В процессе формирования экспериментальных умений по физике ученики учатся представлять информацию об исследованиях в четырех формах: вербальной, табличной, графической и аналитической. Вербальное представление описывает эксперимент, использует терминологию и обращает внимание на измеряемые физические величины. Табличное представление включает заполнение таблиц данных, которые могут использоваться для построения графиков. Графическое представление позволяет строить графики на основе табличных данных и выдвигать гипотезы о зависимостях между величинами. Аналитическое представление включает математическое описание взаимосвязи физических величин и обобщение полученных результатов.

Цифровая лаборатория "Z.labs" позволяет стимулировать интерес учащихся к науке, развивает их экспериментальные навыки и позволяет получить качественные результаты и выводы на основе количественных измерений. Она также улучшает визуализацию и понимание зависимостей между физическими величинами.

В 7-9 классах лабораторные работы проводятся с использованием цифровых датчиков, что позволяет снять измерения с минимальной погрешностью, продолжить обработку данных и после окончания урока, в удобное для ученика время. Ребятами были выполнены работы: «Определение удельной теплоемкости твердого тела», «Сравнение количества теплоты при смешивании воды разной температуры», «Изучение закона Ома», «Изучение явления электромагнитной индукции».

Памятка для учащихся при выполнении лабораторной работы с использованием цифровой лаборатории "Z.labs".

Лабораторная работа. «Сравнение количества теплоты при смешивании воды разной температуры»

Цель работы: сравнить количество теплоты, полученное холодной водой, с количеством теплоты, отданным горячей водой в процессе теплообмена при их смешивании.

Оборудование: мультидатчик Физика, датчики температуры, калориметр, мерные стаканы с холодной и горячей водой.

Инструкция по выполнению лабораторной работы

Соблюдайте осторожность при работе с горячей водой!

1. Убедитесь, что у вас есть всё необходимое для проведения исследования.
2. Соберите экспериментальную установку.
3. Подключите датчик температуры мультидатчика Физика
4. Запустите приложение "Z.labs", которое находится на рабочем столе компьютера.
5. Проверьте выбран ли у вас нужный датчик.
6. Опустите датчики температуры в калориметр с горячей и стакан с холодной водой.
7. Начните регистрацию данных. Показания датчиков будут отображаться на экране в виде графиков.
8. Перелейте воду из стакана в калориметр и поместите туда же второй датчик. Для того чтобы ускорить процесс теплообмена, можно размешать жидкости датчиком температуры.
9. Наблюдайте за графиком изменения температуры. Дождитесь установки одинаковой температуры воды для обоих датчиков, остановите регистрацию, нажав кнопку «Стоп».
10. Запишите данные в таблицу

Масса гор. воды m, кг	Нач. тем-ра гор. воды t	Тем-ра смеси t2	Кол-во теплоты, отданное гор. водой Qг	Масса хол. воды m, кг	Нач. тем-ра хол. воды t1	Кол-во теплоты, полученное хол. водой Qx,

Анализ результатов эксперимента.

1. 1. Рассчитайте количество теплоты Q_г, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты Q_x, полученное холодной водой при нагревании до той же температуры. Используйте формулы Q_г = cm(t - t₂) и Q_x = cm(t₂ - t₁).
2. Сравните количество теплоты, отданное горячей водой, с количеством теплоты, полученным холодной водой (по модулю). Сделайте вывод.

Дополнительное задание. Проведите аналогичную работу по сравнению количеств теплоты при смешивании воды разной температуры в следующих случаях:

а) наливайте холодную воду в калориметр с горячей водой медленно, без размешивания смеси датчиком температуры;

б) доливайте горячую воду в холодную. Попробуйте объяснить полученные результаты.

Используя цифровую лабораторию "Z.labs", ученики могут освоить методики проведения простых и наглядных опытов, а учителя получают возможность заинтересовать школьников исследовательской деятельностью и развивать их навыки экспериментальной работы. Это оборудование отличается от базовых наборов лабораторного оборудования, которые предназначены для работы с целым классом, так как мини-наборы предназначены для работы одной группы и удобны для малокомплектных классов.

Грамотно организованная внеурочная работа является одним из способов повышения интереса учащихся к изучению физики. Она помогает формировать и развивать способности и личность ребенка. Внеурочная работа не только развивает и совершенствует природные способности учащихся, но и формирует у них потребность в саморазвитии и самореализации. Каждый человек воспитывает себя прежде всего сам, и внеурочная работа является возможностью для личностного роста, который приносит пользу на протяжении всей жизни.

Физика как наука постоянно развивается и появляются новые направления, которые представляют не только практическую ценность, но и увлекательный познавательный интерес. Сегодня большую роль играет развитие самостоятельности и творческой активности учащихся во внеурочной работе на основе дифференцированного обучения и индивидуального подхода. Организация внеурочной деятельности на базе центра "Точка роста" с использованием оборудования цифровой лаборатории "Z.labs", позволяет решить данные вопросы в нашей школе. Это создает возможности для саморазвития учащихся, поощряет их самостоятельность и творческое мышление.

Таким образом, цифровая лаборатория "Z.labs", и организация внеурочной деятельности с использованием современных методов и оборудования способствуют развитию интереса учащихся к физике, формированию самостоятельности и креативности, а также способствуют их личностному росту.

Внеурочная работа по физике предоставляет школьникам дополнительные возможности для развития и раскрытия своих способностей, а также прививает интерес к физике. Одним из важных направлений этой деятельности является профориентационное, которое реализуется через работу над индивидуальными проектами в 7-9 классах. Такие проекты помогают школьникам расширить представления о мире профессий, осознать свои предпочтения и интересы, а также понять, как можно применять физические знания в реальной практике.

Обновление содержания основного курса физики привело к тенденции обновления и содержания внеклассных занятий. В этом контексте оборудование Центра "Точка роста" с его активным использованием цифровых датчиков позволяет проводить исследования привычных процессов на новом, более научном уровне. Цифровые датчики помогают более точно измерять и анализировать физические явления, предоставляя школьникам возможность углубиться в тему и расширить свои знания о физике.

Правильно поставленная и систематически проводимая внеурочная работа в физике укрепляет физико-математические знания учащихся, полученные ими на уроках, и расширяет их физико-математический кругозор. Учащиеся, участвуя во внеурочных занятиях, активнее принимают участие в различных конкурсах, олимпиадах, фестивалях, учебно-исследовательских конференциях и творческих мероприятиях. Это становится первыми результатами их участия в таких мероприятиях. Ученики проявляют больше инициативы и творческого подхода, а также улучшают свои навыки решения физических задач и презентации научно-исследовательских работ.

Таким образом, внеурочная работа в области физики создает дополнительные возможности для школьников развить свои способности, привлечь их к интересному исследовательскому процессу, а также позволяет им более полно освоить физический материал и применить его на практике.