Опытно-экспериментальная работа по развитию умения учащихся профессиональных училищ решать задачи по физике. Разработка системы экспериментальных заданий по физике на примере раздела "механика"

В первой главе дипломной работы были рассмотрены теоретические аспекты проблемы использования электронных учебников в процессе обучения физике в старшем звене общеобразовательной школы. В ходе теоретического анализа проблемы мы определили принципы и виды электронных учебников, выявили и теоретически обосновали педагогические условия использования информационных технологий в процессе обучения физике в старшем звене общеобразовательной школы.

Во второй главе дипломной работы нами формулируются цель, задачи и принципы организации экспериментальной работы. В данной главе рассмотрена методика реализации выделенных нами педагогических условий использования электронных учебников в процессе обучения физике в старшем звене общеобразовательной школы, в заключительном параграфе приводится интерпретация и оценка результатов, полученных в ходе экспериментальной работы.

Цель, задачи, принципы и методы организации экспериментальной работы

Во вводной части работы была выдвинута гипотеза, которая содержала основные условия, требующие проверки на практике. С целью проверки и доказательства выдвинутых в гипотезе предложений нами была проведена экспериментальная работа.

Эксперимент в «Философском энциклопедическом словаре» определяется как планомерно проведенное наблюдение; планомерная изоляция, комбинация и варьирование условий с целью изучения зависящих от них явлений. В этих условиях человек создает возможность наблюдений, на основе которых складывается его знание о закономерностях в наблюдаемом явлении. Наблюдения, условия и знания о закономерностях являются наиболее существенными, на наш взгляд, признаками, характеризующие данное определение.

В словаре «Психология» понятие эксперимента рассматривается как один из основных (наряду с наблюдением) методов научного познания вообще, психологического исследования в частности. Отличается от наблюдения активным вмешательством в ситуацию со стороны исследователя, осуществляющего планомерное манипулирование одной или несколькими переменными (факторами) и регистрацию сопутствующих изменений в поведении изучаемого объекта. Правильно поставленный эксперимент позволяет проверять гипотезы о причинно-следственных отношениях, не ограничивается констатацией связи (корреляции) между переменными. Наиболее существенными признаками, как показывает опыт, здесь являются: активность исследователя, характерная для поискового и формирующего типов эксперимента, а также проверка гипотезы.

Выделяя существенные признаки приведенных определений, как справедливо пишут А.Я. Наин и З.М. Уметбаев, можно построить использовать следующее понятие: эксперимент - это исследовательская деятельность, предназначенная для проверки выдвинутой гипотезы, разворачиваемая в естественных или искусственно созданных контролируемых и управляемых условиях. Результатом этого, как правило, является новое знание, включающее в себя выделение существенных факторов, влияющих на эффективность педагогической деятельности . Организация эксперимента невозможна без выделения критериев. И именно наличие их и позволяет отличить экспериментальную деятельность от какой-либо другой. Такими критериями, по мнению Э.Б. Каиновой, могут быть наличие: цели эксперимента; гипотезы; научного языка описания; специально созданных условий эксперимента; способов диагностики; способов воздействия на предмет экспериментирования; нового педагогического знания .

По целям различают констатирующий, формирующий и оценочный эксперименты. Цель констатирующего эксперимента - измерение наличного уровня развития. В данном случае мы получаем первичный материал для исследования и организации формирующего эксперимента. Это является чрезвычайно важным для организации любого изыскания.

Формирующий (преобразующий, обучающий) эксперимент ставит своей целью не простую констатацию уровня сформированное той или иной деятельности, развития тех или иных умений испытуемых, а их активное формирование. Здесь необходимо создать специальную экспериментальную ситуацию. Результаты экспериментального исследования часто представляют собой не выявленную закономерность, устойчивую зависимость, а ряд более или менее полно зафиксированных эмпирических фактов. Эти данные часто носят описательный характер, представляют лишь более определенный материал, который сужает дальнейшую сферу поиска. Результаты эксперимента в педагогике и психологии нередко следует рассматривать как промежуточный материал и исходную основу для дальнейшей исследовательской работы.

Оценочный эксперимент (контролирующий) - с его помощью через какой-то промежуток времени после формирующего эксперимента определяется уровень знаний, умений испытуемых по материалам формирующего эксперимента.

Целью проведения экспериментальной работы является апробация выделенных педагогических условий использования электронных учебников в процесс обучения физике в старшем звене общеобразовательной школы и определение их эффективности.

Основными задачами экспериментальной работы являлись: выбор экспериментальных площадок для педагогического эксперимента; определение критериев для подбора экспериментальных групп; разработка инструментария и определение методов педагогической диагностики выбранных групп; разработка педагогических критериев для выявления и соотнесения уровней обученности учащихся контрольных и экспериментальных классов.

Экспериментальная работа осуществлялась в три этапа, включая в себя: диагностирующий этап (проведенный в форме констатирующего эксперимента); содержательный этап (организуемый в форме формирующего эксперимента) и аналитический (проведенный в форме контрольного эксперимента). Принципы осуществления экспериментальной работы.

Принцип всесторонности научно-методической организации экспериментальной работы. Принцип требует обеспечения высокого уровня профессионализма самого педагога-экспериментатора. На эффективность внедрения информационных технологий обучения школьников влияет множество факторов, и, несомненно, её базовым условием является соответствие содержание обучения возможностям школьников. Но даже в этом случае возникают проблемы в преодолении интеллектуальных и физических барьеров и поэтому, при использовании приёмов эмоционально-интеллектуального стимулирования познавательной активности обучающихся мы обеспечивали методическое консультирование, отвечающее следующим требованиям:

а) проблемно-поисковый материал представлялся с использованием персонифицированных объяснительных методов и инструкций, облегчающих усвоение школьниками учебного материала;

б) предлагались различные приёмы и пути усвоения содержания изучаемого материала;

в) отдельным педагогам представлялась возможность свободно выбирать приёмы и схемы решения компьютеризированных задач, работать по своим оригинальным педагогическим приёмам.

Принцип гуманизации содержания экспериментальной работы. Это идея приоритета человеческих ценностей над технократическими, производственными, экономическими, административными и др. Принцип гуманизации реализовывался путём соблюдения следующих правил педагогической деятельности: а) педагогический процесс и воспитательные отношения в нём строятся на полном признании прав и свобод обучающегося и уважении к нему;

б) знать и в ходе педагогического процесса опираться на положительные качества школьника;

в) постоянно осуществлять гуманистическое просвещение педагогов в соответствии с Декларацией «О правах ребёнка»;

г) обеспечивать привлекательность и эстетичность педагогического провеса и комфортность воспитательных отношений всех его участников .

Таким образом, принцип гуманизации, как считают И.А.Колесникова и Е.В.Титова, обеспечивает школьникам определённую социальную защиту в образовательном учреждении .

Принцип демократизации экспериментальной работы - это идея о представлении участникам педагогического процесса определённых свобод для саморазвития, саморегуляции, самоопределения. Принцип демократизации в процессе использования информационных технологий обучения школьников реализуется через соблюдение следующих правил:

а) создавать открытый для общественного контроля и влияния педагогический процесс;

б) создавать правовое обеспечение деятельности обучающихся, способствующие защите их от неблагоприятных воздействий среды;

в) обеспечивать взаимное уважение, такт и терпение во взаимодействии педагогов и обучающихся.

Реализация этого принципа способствует расширению возможностей обучающихся и учителей в определении содержания образования, выборе технологии использования информационных технологий в процесс обучения.

Принцип культуросообразности экспериментальной работы - это идея о максимальном использовании в воспитании, образовании и обучении той среды, в которой и для развития которой создано образовательное учреждение - культуры региона, народа, нации, общества, страны. Реализуется принцип на основе соблюдения таких правил:

а) понимание педагогическою общественностью в школе культуро-исторической ценности;

б) максимальное использование семейной и региональной материальной и духовной культуры;

в) обеспечение единства национального, интернационального, межнационального и интерсоциального начал в воспитании, образовании, обучении школьников;

г) формирование творческих способностей и установок учителей и обучающихся на потребление и создание новых культурных ценностей .

Принцип целостного изучения педагогических явлений в опытной работе, который предполагает: использование системного и интегративно - развивающего подходов; чёткого определения места изучаемого явления в целостном педагогическом процессе; раскрытие движущих сил и явлений изучаемых объектов.

Данным принципом мы руководствовались при моделировании процесса использования информационных технологий обучения.

Принцип объективности, предполагающий: проверку каждого факта несколькими методами; фиксацию всех проявлений изменения исследуемого объекта; сопоставление данных своего исследования с данными других аналойных исследований.

Принцип активно использовался в процессе проведения констатирующего и формирующего этапов эксперимента, при использовании электронного процесса в образовательном процессе, а также при анализе полученных результатов.

Принцип адаптации, требующий учёта личностных особенностей и познавательных способностей, обучающихся в процессе использования информационных технологий, использовался при проведении формирующего эксперимента. Принцип активности, предполагающий, что коррекция личного смыслового поля и стратегии поведения может осуществляться лишь в ходе активной и интенсивной работы каждого участника.

Принцип экспериментирования, направленный на активный поиск участниками занятий новых стратегий поведения. Этот принцип важен как толчок к развитию творчества и инициативы личности, а также как образец поведения в реальной жизни обучающегося .

Говорить о технологии обучения с использованием электронных учебников можно только в том случае, если: она удовлетворяет основным принципам педагогической технологии (предварительное проектирование, воспроизводимость, целеобразование, целостность); она решает задачи, которые ранее в дидактике не были теоретически и/или практически решены; средством подготовки и передачи информации обучаемому является компьютер.

В связи с этим приведём основные принципы системного внедрения компьютеров в учебный процесс, которые были широко использованы в нашей опытной работе .

Принцип новых задач. Суть его состоит в том, чтобы не перекладывать на компьютер традиционно сложившиеся методы и приёмы, а перестраивать их в соответствии с новыми возможностями, которые дают компьютеры. На практике это означает, что при анализе процесса обучения выявляются потери, происходящие от недостатков его организации (недостаточный анализ содержания образования, слабое знание реальных учебных возможностей школьников и др.). В соответствии с результатом анализа намечается список задач, которые в силу различных объективных причин (большой объем, громадные затраты времени и т.п.) сейчас не решаются или решаются неполно, но которые вполне решаются с помощью компьютера. Эти задачи должны быть направлены на полноту, своевременность и хотя бы приближенную оптимальность принимаемых решений.

Принцип системного подхода. Это означает, что внедрение компьютеров должно основываться на системном анализе процесса обучения. То есть должны быть определены цели и критерии функционирования процесса обучения, проведена структуризация, вскрывающая весь комплекс вопросов, которые необходимо решить для того, чтобы проектируемая система наилучшим образом соответствовала установленным целям и критериям.

Принципы максимально разумной типизации проектных решений. Это означает, что, разрабатывая программное обеспечение, исполнитель должен стремиться к тому, чтобы предлагаемые им решения подходили бы возможно более широкому кругу заказчиков не только с точки зрения используемых типов компьютеров, но и различных типов образовательных учреждений.

В заключение данного параграфа отметим, что использование вышеперечисленных методов с другими методами и принципами организации экспериментальной работы позволило определить отношение к проблеме использования электронных учебников в процессе обучения, и наметить конкретные пути эффективного решения проблемы.

Следуя логике теоретического исследования, мы сформировали две группы - контрольную и экспериментальную. В экспериментальной группе проверялась действенность выделенных педагогических условий, в контрольной группе организация процесса обучения была традиционной.

Образовательные особенности реализации педагогических условий использования электронных учебников в процессе обучения физике в старшем звене представлены в параграфе 2.2.

Результаты проделанной работы нашли отражение в параграфе 2.3.

Физике»

У читель физики :

Горшенёва Наталья Ивановна

2011 г
Роль эксперимента в обучении физике.

Уже в определении физики как науки заложено сочетание в ней как теоретической, так и практической частей. Очень важно, чтобы в процессе обучения физике учитель смог как можно полнее продемонстрировать своим ученикам взаимосвязь этих частей. Ведь когда учащиеся почувствуют эту взаимосвязь, то они смогут многим процессам, происходящим вокруг них в быту, в природе, дать верное теоретическое объяснение.

Без эксперимента нет, и не может быть рационального обучения физике; одно словесное обучение физике неизбежно приводит к формализму и механическому заучиванию. Первые мысли учителя должны быть направлены на то, чтобы учащийся видел опыт и проделывал его сам, видел прибор в руках преподавателя и держал его в своих собственных руках.

Учебный эксперимент - это средство обучения в виде специально организованных и проводимых учителем и учеником опытов.

Цели учебного эксперимента:

Решение основных учебно – воспитательных задач;
Формирование и развитие познавательной и мыслительной деятельности;
Политехническая подготовка;
Формирование мировоззрения учащихся.

Функции эксперимента:

Познавательная (осваиваются основы наук на практике);
Воспитывающая (формирование научного мировоззрения);
Развивающая (развивает мышление и навыки).

Виды физических экспериментов .

Какие формы обучения практического характера можно предложить в дополнение к рассказу преподавателя? В первую очередь , конечно, это наблюдение учениками за демонстрацией опытов, проводимых учителем в классе при объяснении нового материала или при повторении пройденного, так же можно предложить опыты, проводимые самими учащимися в классе во время уроков в процессе фронтальной лабораторной работы под непосредственным наблюдением учителя. Еще можно предложить: 1)опыты, проводимые самими учащимися в классе во время физического практикума; 2)опыты-демонстрации, проводимые учащимися при ответах; 3)опыты, проводимые учащимися вне школы по домашним заданиям учителя; 4)наблюдения кратковременных и длительных явлений природы, техники и быта, проводимые учащимися на дому по особым заданиям учителя.

Что можно сказать о приведенных выше формах обучения?

Демонстрационный эксперимент является одной из составляющих учебного физического эксперимента и представляет собой воспроизведение физических явлений учителем на демонстрационном столе с помощью специальных приборов. Он относится к иллюстративным эмпирическим методам обучения. Роль демонстрационного эксперимента в обучении определяется той ролью, которую эксперимент играет в физике-науке как источник знаний и критерий их истинности, и его возможностями для организации учебно-познавательной деятельности учащихся.

Значение демонстрационного физического эксперимента заключается в том, что:

Учащиеся знакомятся с экспериментальным методом познания в физике, с ролью эксперимента в физических исследованиях (в итоге у них формируется научное мировоззрение);

У учащихся формируются некоторые экспериментальные умения: наблюдать явления, выдвигать гипотезы, планировать эксперимент, анализировать результаты , устанавливать зависимости между величинами, делать выводы и т.п.

Демонстрационный эксперимент, являясь средством наглядности, способствует организации восприятия учащимися учебного материала, его пониманию и запоминанию; позволяет осуществить политехническое обучение учащихся; способствует повышению интереса к изучению физике и созданию мотивации учения. Но при проведении учителем демонстрационного эксперимента основную деятельность выполняют сам учитель и, в лучшем случае, один - два ученика, остальные учащиеся только пассивно наблюдают за опытом, проводимым учителем, сами при этом ничего не делают собственными руками. Следовательно, необходимо наличие самостоятельного эксперимента учащихся по физике.

Лабораторные занятия.

При обучении физике в средней школе экспериментальные умения формируются, когда они сами собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют опыты. Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес, что вполне естественно, так как при этом происходит познание учеником окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений.

Значение лабораторных занятий по физике заключается в том, что у учащихся формируются представления о роли и месте эксперимента в познании. При выполнении опытов у учащихся формируются экспериментальные умения, которые включают в себя как интеллектуальные умения, так и практические. К первой группе относятся умения: определять цель эксперимента, выдвигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлять отчет о проделанной работе . Ко второй группе относятся умения: собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать.

Кроме того, значение лабораторного эксперимента заключается в том, что при его выполнении у учащихся вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность в работе приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, в записях, которые делаются во время эксперимента, организованность, настойчивость в получении результата. У них формируется определенная культура умственного и физического труда.

В практике обучения физике в школе сложились три вида лабораторных занятий:

Фронтальные лабораторные работы по физике;

Физический практикум;

Домашние экспериментальные работы по физике.

Выполнение самостоятельных лабораторных работ.

Фронтальные лабораторные работы - это такой вид практических работ, когда все учащиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование. Фронтальные лабораторные работы выполняются чаще всего группой учащихся, состоящей из двух человек, иногда имеется возможность организовать индивидуальную работу. Тут возникает сложность: не всегда в школьном кабинете физики есть достаточное количество комплектов приборов и оборудования для проведения таких работ. Старое оборудование приходит в негодность, а, к сожалению, не все школы могут позволить себе закупку нового. Да и от ограничения по времени никуда не денешься. А если у одной из бригад что-то не получается, не работает какой-то прибор или чего-либо не хватает, тогда они начинают просить о помощи учителя , отвлекая других от выполнения лабораторной работы.

В 9-11 классах проводится физический практикум.

Физический практикум проводится с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и совершенствования у учащихся экспериментальных умений путем использования более сложного оборудования, более сложного эксперимента; формирования у них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом. Проводится физический практикум, как правило, в конце учебного года, иногда - в конце первого и второго полугодий и включает серию опытов по той или иной теме. Работы физического практикума учащиеся выполняют в группе из 2-4 человек на различном оборудовании; на следующих занятиях происходит смена работ, что делается по специально составленному графику. Составляя график, учитывают число учащихся в классе, число работ практикума, наличие оборудования. На каждую работу физического практикума отводятся два учебных часа, что требует введения в расписание сдвоенных уроков по физике. Это представляет затруднения. По этой причине и из-за недостатка необходимого оборудования практикуют одночасовые работы физического практикума. Следует отметить, что предпочтительными являются двухчасовые работы, поскольку работы практикума сложнее, чем фронтальные лабораторные работы, выполняются они на более сложном оборудовании, причем доля самостоятельного участия учеников значительно больше, чем в случае фронтальных лабораторных работ.

К каждой работе учитель должен составить инструкцию, которая должна содержать: название, цель, список приборов и оборудования, краткую теорию, описание неизвестных учащимся приборов, план выполнения работы. После проведения работы учащиеся должны сдать отчет, который должен содержать: название работы, цель работы, список приборов, схему или рисунок установки, план выполнения работы, таблицу результатов, формулы, по которым вычислялись значения величин, вычисления погрешностей измерений, выводы. При оценке работы учащихся в практикуме следует учитывать их подготовку к работе, отчет о работе, уровень сформированности умений, понимание теоретического материала, используемых методов экспериментального исследования.

А что будет, если учитель предложит ученикам выполнить опыт или провести наблюдение вне школы, то есть дома или на улице? опыты, задаваемые на дом, должны не требовать применения каких-либо приборов и существенных материальных затрат. Это должны быть опыты с водой, воздухом, с предметами которые есть в каждом доме. Кто-то может усомниться в научной ценности таких опытов, конечно, она там минимальна. Но разве плохо, если ребенок сам может проверить открытый за много лет до него закон или явление? Для человечества пользы никакой, но какова она для ребенка! Опыт - задание творческое, делая что-либо самостоятельно, ученик, хочет он этого или нет, а задумается: как проще провести опыт, где встречался он с подобным явлением на практике, где еще может быть полезно данное явление. Здесь надо заметить то, чтобы дети научились отличать физические опыты от всяческих фокусов, не путать одно с другим.

Домашние экспериментальные работы. Домашние лабораторные работы - простейший самостоятельный эксперимент, который выполняется учащимися дома, вне школы, без непосредственного контроля со стороны учителя за ходом работы.

Главные задачи экспериментальных работ этого вида:

Формирование умения наблюдать физические явления в природе и в быту;

Формирование умения выполнять измерения с помощью измерительных средств, использующихся в быту;

Формирование интереса к эксперименту и к изучению физики;

Формирование самостоятельности и активности.

Домашние лабораторные работы могут быть классифицированы в зависимости от используемого при их выполнении оборудования:

Работы, в которых используются предметы домашнего обихода и подручные материалы (мерный стакан, рулетка, бытовые весы и т.п.);

Работы, в которых используются самодельные приборы (рычажные весы, электроскоп и др.);

Что необходимо ребенку, чтобы провести опыт дома? В первую очередь, наверное, это достаточно подробное описание опыта, с указанием необходимых предметов, где в доступной для ребенка форме сказано, что надо делать, на что обратить внимание. Кроме того, учитель обязан провести подробный инструктаж.

Требования, предъявляемые к домашним экспериментам. Прежде всего, это, конечно, безопасность. Так как опыт проводится учеником дома самостоятельно, без непосредственного контроля учителя, то в опыте не должно быть никаких химических веществ и предметов, имеющих угрозу для здоровья ребенка и его домашнего окружения. Опыт не должен требовать от ученика каких-либо существенных материальных затрат, при проведении опыта должны использоваться предметы и вещества, которые есть практически в каждом доме: посуда, банки, бутылки, вода, соль и так далее. Выполняемый дома школьниками эксперимент должен быть простым по выполнению и оборудованию, но, в то же время, являться ценным в деле изучения и понимания физики в детском возрасте, быть интересным по содержанию. Так как учитель не имеет возможности непосредственно контролировать выполняемый учащимися дома опыт, то результаты опыта должны быть соответствующим образом оформлены (примерно так, как это делается при выполнении фронтальных лабораторных работ). Результаты опыта, проведенного учениками дома, следует обязательно обсудить и проанализировать на уроке. Работы учащихся не должны быть слепым подражанием установившимся шаблонам, они должны заключать в себе широчайшее проявление собственной инициативы, творчества, исканий нового. На основе вышесказанного кратко сформулируем предъявляемые к домашним экспериментальным заданиям требования :

Безопасность при проведении;

Минимальные материальные затраты;

Простота по выполнению;

Легкость последующего контроля учителем;

Наличие творческой окраски.
Домашний эксперимент можно задавать после прохождения темы в классе. Тогда ученики увидят собственными глазами и убедятся в справедливости изученного теоретически закона или явления. При этом полученные теоретически и проверенные на практике знания достаточно прочно отложатся в их сознании.

А можно и наоборот, задать задание на дом, а после выполнения провести объяснение явления. Таким образом, можно создать у учащихся проблемную ситуацию и перейти к проблемному обучению, которое непроизвольно рождает у учащихся познавательный интерес к изучаемому материалу, обеспечивает познавательную активность учащихся в ходе обучения, ведет к развитию творческого мышления учеников. В таком случае, даже если школьники не смогут объяснить увиденное дома на опыте явление сами, то они будут с интересом слушать рассказ преподавателя.

Этапы проведения эксперимента:

Обоснование постановки эксперимента.
Планирование и проведение эксперимента.
Оценка полученного результата.

Любой эксперимент должен начинаться с гипотезы, а заканчиваться выводом.

Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.
Определение цели эксперимента.
Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.
Планирование эксперимента, включающего ответ на вопросы:
- какие наблюдение провести
- какие величины измерить
- приборы и материалы, необходимые для проведения опытов
- ход опытов и последовательность их выполнения
- выбор формы записи результатов эксперимента
Отбор необходимых приборов и материалов
Сбор установки.
Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результатов
Математическая обработка результатов измерений
Анализ результатов эксперимента, формулировка выводов

Общую структуру физического эксперимента можно представить в виде:

Проводя любой эксперимент, необходимо помнить о требованиях, предъявляемых к эксперименту.

Требования к эксперименту:

Наглядность;
Кратковременность;
Убедительность, доступность, достоверность;
Безопасность.

Кроме вышеперечисленных видов экспериментов, существуют мысленные, виртуальные эксперименты (см. Приложение), которые проводятся в виртуальных лабораториях и имеют большое значение в случае отсутствия оборудования.

Психологи отмечают, что сложный зрительный материал запоминается лучше, чем его описание. Поэтому демонстрация опытов запечатлевается лучше, чем рассказ учителя о физическом опыте.

Школа -это самая удивительная лаборатория, потому что в ней создается будущее! И какое оно будет, зависит от нас, учителей!

Я считаю, что если учитель в преподавании физики пользуется экспериментальным методом, при котором учащиеся систематически включаются в поиски путей решения вопросов и задач, то можно ожидать, что результатом обучения будет развитие разностороннего, оригинального, не скованного узкими рамками мышления. А - это путь к развитию высокой интеллектуальной активности обучаемых.

Приложение.
Классификация видов экспериментов .
Полевой

(экскурсии)

Домашний

Школьный

Мысленный

Реальный

Виртуальный

В зависимости от количества и размеров

Лаборатор
Практичес
демонстрационные

По месту проведения

По способу проведения

В зависимости от субъекта

Эксперимент

Эксперимент в физике. Физический практикум. Шутов В.И., Сухов В.Г., Подлесный Д.В.

М.: Физматлит, 2005. - 184с.

Описаны экспериментальные работы, входящие в программу физико-математических лицеев в рамках физического практикума. Пособие представляет собой попытку создания единого руководства для проведения практических занятий в классах и школах с углубленным изучением физики, а также для подготовки к экспериментальным турам олимпиад высокого уровня.

Вводный материал традиционно посвящен методам обработки экспериментальных данных. Описание каждой экспериментальной работы начинается с теоретического введения. В экспериментальной части приводятся описания экспериментальных установок и задания, регламентирующие последовательность работы учащихся при проведении измерений. Приводятся образцы рабочих таблиц для записи результатов измерений, рекомендации по методам обработки и представления результатов и требования к оформлению отчетов. В конце описаний предлагаются контрольные вопросы, ответы на которые учащиеся должны подготовить к защите работ.

Для школ и классов с углубленным изучением физики.

Формат: djvu / zip

Размер: 2 ,6 Мб

/ Download файл

ВВЕДЕНИЕ

Физический практикум является неотъемлемой частью курса физики. Ясное и глубокое усвоение основных законов физики и ее методов невозможно без работы в физической лаборатории, без самостоятельных практических занятий. В физической лаборатории учащиеся не только проверяют известные законы физики, но и обучаются работе с физическими приборами, овладевают навыками экспериментальной исследовательской деятельности, учатся грамотной обработке результатов измерений и критическому отношению к ним.

Данное пособие представляет собой попытку создания единого руководства по экспериментальной физике для ведения занятий в физических лабораториях профильных физико-математических школ и лицеев. Оно рассчитано на учащихся, не обладающих опытом самостоятельной работы в физической лаборатории. Поэтому описания работ выполнены подробно и обстоятельно. Особое внимание уделено теоретическому обоснованию применяемых экспериментальных методов, вопросам обработки результатов измерений и оценки их погрешностей.

Описание каждой экспериментальной работы начинается с теоретического введения. В экспериментальной части каждой работы приводятся описания экспериментальных установок и задания, регламентирующие последовательность работы учащихся при проведении измерений, образцы рабочих таблиц для записи результатов измерений и рекомендации по методам обработки и представления результатов. В конце описаний предлагаются контрольные вопросы, ответы на которые учащиеся должны подготовить к защите работ.

В среднем за учебный год каждый учащийся должен выполнить 10–12 экспериментальных работ в соответствии с учебным планом.

Учащийся заранее готовится к выполнению каждой работы. Он должен изучить описание работы, знать теорию в объеме, указанном в описании, порядок выполнения работы, иметь предварительно подготовленный лабораторный журнал с конспектом теории и таблицами, а также, если это необходимо, иметь миллиметровую бумагу для выполнения прикидочного графика.

Перед началом выполнения работы учащийся получает допуск к работе.

Примерный перечень вопросов для получения допуска:

1. Цель работы.

2. Основные физические законы, изучаемые в работе.

3. Схема установки и принцип ее действия.

4. Измеряемые величины и расчетные формулы.

5. Порядок выполнения работы.

Учащиеся, допущенные к выполнению работы, обязаны следовать порядку выполнения строго в соответствии с описанием.

Работа в лаборатории заканчивается выполнением предварительных расчетов и обсуждением их с преподавателем.

К следующему занятию учащийся самостоятельно заканчивает обработку полученных экспериментальных данных, построение графиков и оформление отчета.

На защите работы учащийся должен уметь ответить на все вопросы по теории в полном объеме программы, обосновать принятую методику измерений и обработки данных, вывести самостоятельно расчетные формулы. Выполнение работы на этом завершается, выставляется окончательная итоговая оценка за работу.

Семестровая и годовая оценки выставляются при успешном выполнении всех работ в соответствии с учебным планом.

Курс "Экспериментальная физика" практически реализован на комплексном лабораторном оборудовании, разработанном Учебно-методической лабораторией Московского физико-технического института, включающем в себя лабораторные комплексы по механике материальной точки, механике твердого тела, молекулярной физике, электродинамике, геометрической и физической оптике. Такое оборудование имеется во многих специализированных физико-математических школах и лицеях России.

Введение.

Погрешности физических величин. Обработка результатов измерений.

Практическая работа 1. Измерение объема тел правильной формы.

Практическая работа 2. Исследование прямолинейного движения тел в поле земного тяготения на машине Атвуда.

Практическая работа 3. Сухое трение. Определение коэффициента трения скольжения.

Теоретическое введение к работам по колебаниям.

Практическая работа 4. Изучение колебаний пружинного маятника.

Практическая работа 5. Изучение колебаний математического маятника. Определение ускорения свободного падения.

Практическая работа 6. Изучение колебаний физического маятника.

Практическая работа 7. Определение моментов инерции тел правильной формы методом крутильных колебаний.

Практическая работа 8. Изучение законов вращения твердого тела на крестообразном маятнике Обербека.

Практическая работа 9. Определение отношения молярных теплоемкостей воздуха.

Практическая работа 10. Стоячие волны. Измерение скорости волны в упругой струне.

Практическая работа 11. Определение отношения ср/с ι? для воздуха в стоячей звуковой волне.

Практическая работа 12. Изучение работы электронного осциллографа.

Практическая работа 13. Измерение частоты колебаний путем исследования фигур Лиссажу.

Практическая работа 14. Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки.

Практическая работа 15. Определение сопротивления проводников компенсационным методом Уитстона.

Практическая работа 16. Переходные процессы в конденсаторе. Определение емкости.

Практическая работа 17. Определение напряженности электрического поля в цилиндрическом проводнике с током.

Практическая работа 18. Исследование работы источника в цепи постоянного тока.

Практическая работа 19. Изучение законов отражения и преломления света.

Практическая работа 20. Определение фокусных расстояний собирающей и рассеивающей линз.

Практическая работа 21. Явление электромагнитной индукции. Исследование магнитного поля соленоида.

Практическая работа 22. Исследование затухающих колебаний.

Практическая работа 23. Изучение явления резонанса в цепи переменного тока.

Практическая работа 24. Дифракция Фраунгофера на щели. Измерение ширины щели «волновым методом».

Практическая работа 25. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка как оптический прибор.

Практическая работа 26. Определение показателя преломления стекла «волновым» методом.

Практическая работа 27. Определение радиуса кривизны линзы в эксперименте с кольцами Ньютона.

Практическая работа 28. Исследование поляризованного света.

Домашние экспериментальные задания

Задание 1.

Возьмите длинную тяжелую книгу, перевяжите ее тонкой ниткой и

прикрепите к нитке резиновую нить длиной 20 см.

Положите книгу на стол и очень медленно начинайте тянуть за конец

резиновой нити. Попытайтесь измерить длину растянувшейся резиновой нити в

момент начала скольжения книги.

Измерьте длину растянувшейся нитки при равномерном движении книги.

Положите под книгу две тонкие цилиндрические ручки (или два

цилиндрических карандаша) и так же тяните за конец нити. Измерьте длину

растянувшейся нити при равномерном движении книги на катках.

Сравните три полученных результата и сделайте выводы.

Примечание. Следующее задание является разновидностью предыдущего. Оно

так же направлено на сравнение трения покоя, трения скольжения и трения

Задание 2.

Положите на книгу шестигранный карандаш параллельно ее корешку.

Медленно поднимайте верхний край книги до тех пор, пока карандаш не начнет

скользить вниз. Чуть уменьшите наклон книги и закрепите ее в таком

положении, подложив под нее что-нибудь. Теперь карандаш, если его снова

положить на книгу, съезжать не будет. Его удерживает на месте сила трения -

сила трения покоя. Но стоит эту силу чуть ослабить - а для этого достаточно

щелкнуть пальцем по книге, - и карандаш поползет вниз, пока не упадет на

стол. (Тот же опыт можно проделать, например, с пеналом, спичечным

коробком, ластиком и т.п.)

Подумайте, почему гвоздь легче вытащить из доски, если вращать его

вокруг оси?

Чтобы толстую книгу передвинуть по столу одним пальцем, надо приложить

некоторое усилие. А если под книгу положить два круглых карандаша или

ручки, которые будут в данном случае роликовыми подшипниками, книга легко

передвинется от слабого толчка мизинцем.

Проделайте опыты и сделайте сравнение силы трения покоя, силы трения

скольжения и силы трения качения.

Задание 3.

На этом опыте можно наблюдать сразу два явления: инерцию, опыты с

Возьмите два яйца: одно сырое, а другое сваренное вкрутую. Закрутите

оба яйца на большой тарелке. Вы видите, что вареное яйцо ведет себя иначе,

чем сырое: оно вращается значительно быстрее.

В вареном яйце белок и желток жестко связаны со своей скорлупой и

между собой т.к. находятся в твердом состоянии. А когда мы раскручиваем

сырое яйцо, то мы раскручиваем сначала лишь скорлупу, только потом, за счет

трения, слой за слоем вращение передается белку и желтку. Таким образом,

жидкие белок и желток своим трением между слоями тормозят вращение

скорлупы.

Примечание. Вместо сырого и вареного яиц можно закрутить две кастрюли,

в одной изкоторых вода, а в другой находится столько же по объему крупы.

Центр тяжести. Задание 1.

Возьмите два граненых карандаша и держите их перед собой параллельно,

положив на них линейку. Начните сближать карандаши. Сближение будет

происходить поочередными движениями: то один карандаш движется, тот другой.

Даже если вы захотите вмешаться в их движение, у вас ничего не получится.

Они все равно будут двигаться по очереди.

Как только на одном карандаше давление стало больше и трение настолько

второй карандаш может теперь двигаться под линейкой. Но через некоторое

время давление и над ним становится больше, чем над первым карандашом, и из-

за увеличения трения он останавливается. А теперь может двигаться первый

карандаш. Так, двигаясь по очереди, карандаши встретятся на самой середине

линейки у ее центра тяжести. В этом легко убедится по делениям линейки.

Этот опыт можно проделать и с палкой, держа ее на вытянутых пальцах.

Сдвигая пальцы, вы заметите, что они, тоже двигаясь поочередно, встретятся

под самой серединой палки. Правда, это лишь частный случай. Попробуйте

проделать то же самое с обычной половой щеткой, лопатой или граблями. Вы

увидите, что пальцы встретятся не на середине палки. Попытайтесь объяснить,

почему так происходит.

Задание 2.

Это старинный, очень наглядный опыт. Перочинный нож (складной) у вас,

наверное, карандаш тоже. Заточите карандаш, чтобы у него был острый конец,

и немного выше конца воткните полураскрытый перочинный нож. Поставьте

острие карандаша на указательный палец. Найдите такое положение

полураскрытого ножа на карандаше, при котором карандаш будет стоять на

пальце, слегка покачиваясь.

Теперь вопрос: где находится центр тяжести карандаша и перочинного

Задание 3.

Определите положение центра тяжести спички с головкой и без головки.

Поставьте на стол спичечный коробок на длинную узкую его грань и

положите на коробок спичку без головки. Эта спичка будет служить опорой для

другой спички. Возьмите спичку с головкой и уравновесьте ее на опоре так,

чтобы она лежала горизонтально. Ручкой отметьте положение центра тяжести

спички с головкой.

Соскоблите головку со спички и положите спичку на опору так, чтобы

отмеченная вами чернильная точка лежала на опоре. Это теперь вам не

удастся: спичка не будет лежать горизонтально, так как центр тяжести спички

переместился. Определите положение нового центра тяжести и заметьте, в

какую сторону он переместился. Отметьте ручкой центр тяжести спички без

Спичку с двумя точками принесите в класс.

Задание 4.

Определите положение центра тяжести плоской фигуры.

Вырежьте из картона фигуру произвольной (какой-либо причудливой) формы

и проколите в разных произвольных местах несколько отверстий (лучше, если

они будут расположены ближе к краям фигуры, это увеличит точность). Вбейте

в вертикальную стену или стойку маленький гвоздик без шляпки или иглу и

повесьте на него фигуру через любое отверстие. Обрати внимание: фигура

должна свободно качаться на гвоздике.

Возьмите отвес, состоящий из тонкой нити и груза, и перекиньте его

нить через гвоздик, чтобы он указывал вертикальное направление не

подвешенной фигуре. Отметьте на фигуре карандашом вертикальное направление

Снимите фигуру, повесьте ее за любое другое отверстие и снова при

помощи отвеса и карандаша отметьте на ней вертикальное направление нити.

Точка пересечения вертикальных линий укажет положение центра тяжести

данной фигуры.

Пропустите через найденный вами центр тяжести нить, на конце которой

сделан узелок, и подвесьте фигуру на этой нити. Фигура должна держаться

почти горизонтально. Чем точнее проделан опыт, тем горизонтальнее будет

держаться фигура.

Задание 5.

Определите центр тяжести обруча.

Возьмите небольшой обруч (например, пяльцы) или сделайте кольцо из

гибкого прутика, из узкой полоски фанеры или жесткого картона. Подвесьте

его на гвоздик и из точки привешивания опустите отвес. Когда нить отвеса

успокоится, отметьте на обруче точки ее прикосновения к обручу и между

этими точками натяните и закрепите кусок тонкой проволоки или лески

(натягивать надо достаточно сильно, но не настолько чтобы обруч менял свою

Подвесьте обруч на гвоздик за любую другую точку и проделайте то же

самое. Точка пересечения проволок или лесок и будет центром тяжести обруча.

Заметьте: центр тяжести обруча лежит вне вещества тела.

К месту пересечения проволок или лесок привяжите нить и подвесьте на

ней обруч. Обруч будет находится в безразличном равновесии, так как центр

тяжести обруча и точка его опоры (подвеса) совпадают.

Задание 6.

Вы знаете, что устойчивость тела зависит от положения центра тяжести и

от величины площади опоры: чем ниже центр тяжести и больше площадь опоры,

тем тело устойчивее.

Помня это, возьмите брусок или пустой коробок от спичек и, ставя его

поочередно на бумагу в клеточку на самую широкую, на среднюю и на самую

меньшую грань, обводите каждый раз карандашом, чтобы получить три разных

площади опоры. Подсчитайте размеры каждой площади в квадратных сантиметрах

и проставьте их на бумаге.

Измерьте и запишите высоту положения центра тяжести коробка для всех

трех случаев (центр тяжести спичечного коробка лежит на пересечении

диагоналей). Сделайте вывод, при каком положении коробок является наиболее

устойчивым.

Задание 7.

Сядьте на стул. Ноги поставьте вертикально, не подсовывая их под

сиденье. Сидите совершенно прямо. Попробуйте встать, не нагибаясь вперед,

не вытягивая руки вперед и не сдвигая ноги под сиденье. У вас ничего не

получится - встать не удастся. Ваш центр тяжести, который находится где-то

в середине вашего тела, не даст вам встать.

Какое же условие надо выполнить, чтобы встать? Надо наклониться вперед

или поджать под сиденье ноги. Вставая, мы всегда проделываем и то и другое.

При этом вертикальная линия, проходящая через ваш центр тяжести, должна

обязательно пройти хотя бы через одну из ступней ваших ног или между ними.

Тогда равновесие вашего тела окажется достаточно устойчивым, вы легко

сможете встать.

Ну, а теперь попробуйте встать, взяв в руки гантели или утюг. Вытяните

руки вперед. Возможно, удастся встать, не наклоняясь и не подгибая ноги под

Инерция. Задание 1.

Положите на стакан почтовую открытку, а на открытку положите монету

или шашку так, чтобы монета находилась над стаканом. Ударьте по открытке

щелчком. Открытка должна вылететь, а монета (шашка) упасть в стакан.

Задание 2.

Положите на стол двойной лист бумаги из тетради. На одну половину

листа положите стопку книг высотой не ниже 25см.

Слегка приподняв над уровнем стола вторую половину листа обеими

руками, стремительно дерните лист к себе. Лист должен освободиться из-под

книг, а книги должны остаться на месте.

Снова положите на лист книги и тяните его теперь очень медленно. Книги

будут двигаться вместе с листом.

Задание 3.

Возьмите молоток, привяжите к нему тонкую нить, но чтобы она

выдерживала тяжесть молотка. Если одна нитка не выдерживает, возьмите две

нитки. Медленно поднимите молоток вверх за нитку. Молоток будет висеть на

нитке. А если вы захотите его снова поднять, но уже не медленно, а быстрым

рывком, нитка оборвется (предусмотрите, чтобы молоток, падая, не разбил

ничего под собой). Инертность молотка настолько велика, что нитка не

выдержала. Молоток не успел быстро последовать за вашей рукой, остался на месте, и нить порвалась.

Задание 4.

Возьмите небольшой шарик из дерева, пластмассы или стекла. Сделайте из

плотной бумаги желобок, положите в него шарик. Быстро двигайте по столу

желобок, а затем внезапно его остановите. Шарик по инерции продолжит

движение и покатится, выскочив из желобка.

Проверьте, куда покатится шарик, если:

а) очень быстро потянуть желоб и резко остановить его;

б) тянуть желоб медленно и резко остановить.

Задание 5.

Разрежьте яблоко пополам, но не до самого конца, и оставьте его висеть

Теперь ударьте тупой стороной ножа с висящим сверху на нем яблоком по

чему-нибудь твердому, например по молотку. Яблоко, продолжая движение по

инерции, окажется перерезанным и распадется на две половинки.

То же самое получается, когда колют дрова: если не удалось

расколоть чурбак, его обычно переворачивают и что есть сил, ударяют обухом

топора о твердую опору. Чурбак, продолжая двигаться по инерции,

насаживается глубже на топор и раскалывается надвое.

Введение

Глава 1. Теоретические основы использования экспериментального метода на уроках физики в старших классах

1 Роль и значение экспериментальных заданий в школьном курсе физики (определение эксперимента в педагогике, психологии и в теории методике обучения физики)

2 Анализ программ и учебников по использованию экспериментальных заданий в школьном курсе физики

3 Новый подход в проведении экспериментальных заданий по физики с помощью Лего-констукторов на примере раздела «Механика»

4 Методика проведения педагогического эксперимента на уровне констатирующего эксперимента

5 Выводы по первой главе

Глава 2. Разработка и методика проведения экспериментальных заданий по разделу «Механика» для учащихся 10 классов общеобразовательного профиля

1 Разработка систем экспериментальных заданий по теме «Кинематика точки». Методические рекомендации по применению на уроках физики

2 Разработка систем экспериментальных заданий по теме «Кинематика твердого тела». Методические рекомендации по применению на уроках физики

3 Разработка систем экспериментальных заданий по теме «Динамика». Методические рекомендации по применению на уроках физики

4 Разработка систем экспериментальных заданий по теме «Законы сохранения в механике». Методические рекомендации по применению на уроках физики

5 Разработка систем экспериментальных заданий по теме «Статика». Методические рекомендации по применению на уроках физики

6 Выводы по второй главе

Заключение

Список литературы

Ответ на вопрос

Введение

Актуальность темы. Общепризнано, что изучение физики дает не только фактические знания, но и развивает личность. Физическое образование, несомненно, является сферой развития интеллекта. Последний, как известно, проявляется и в мыслительной, и в предметной деятельности человека.

В этой связи особое значение приобретает экспериментальное решение задач, которое с необходимостью предполагает оба вида деятельности. Как и любой вид решения задач, оно имеет общую для процесса мышления структуру и закономерности. Экспериментальный подход открывает возможности развития образного мышления.

Экспериментальное решение физических задач, в силу их содержания и методологии решения, может стать важным средством развития универсальных исследовательских навыков и умений: постановки эксперимента, опирающегося на определенные модели исследования, собственно экспериментирования, способности выделить и сформулировать наиболее существенные результаты, выдвинуть гипотезу, адекватную изучаемому предмету, и на ее основе построить физическую и математическую модель, привлечь к анализу вычислительную технику. Новизна содержания физических задач для учащихся, вариативность в выборе экспериментальных методик и средств, необходимая самостоятельность мышления при разработке и анализе физической и математической моделей создают предпосылки для формирования творческих способностей.

Таким образом, разработка системы экспериментальных заданий по физике на примере механики актуальна в плане развивающего и личностно - ориентированного обучения.

Объектом исследования является процесс обучения учащихся десятых классов.

Предметом исследования является система экспериментальных заданий по физике на примере механики, направленная на развитие интеллектуальных способностей, формирование исследовательского подхода, творческой активности учащихся.

Цель исследования - разработка системы экспериментальных заданий по физике на примере механики.

Гипотеза исследования - Если в систему физического эксперимента раздела «Механика» включить демонстрации учителя, связанные с ними домашние и классные опыты учащихся, а также экспериментальные задания для учащихся по элективным курсам, а познавательную деятельность учащихся при их выполнении и обсуждении организовать на основе проблемности, то у школьников появится возможность приобретать, наряду со знанием основных физических понятий и законов, информационные, экспериментальные, проблемные, деятельностные умения, что и приведет к повышению интереса к физике как предмету. Исходя из цели и гипотезы исследования, были доставлены следующие задачи:

1. Определить роль и значение экспериментальных заданий в школьном курсе физики (определение эксперимента в педагогике, психологии и в теории методике обучения физики).

Проанализировать программы и учебники по использованию экспериментальных заданий в школьном курсе физики.

Раскрыть сущность методики проведения педагогического эксперимента на уровне констатирующего эксперимента.

Разработать систему экспериментальных заданий по разделу «Механика» для учащихся 10 классов общеобразовательного профиля.

Научная новизна и теоретическая значимость работы заключается в следующем: Установлена роль экспериментального решения физических заданий как средства в развитии познавательных способностей, исследовательских навыков и творческой активности учащихся 10 - х классов.

Теоретическое значение исследований определяется разработкой и обоснованием методических основ технологии проектирования и организации учебного процесса по экспериментальному решению физических задач как средства развивающего и личностно-ориентированного обучения.

Для решения поставленных задач использовалась совокупность методов:

·теоретический анализ психолого-педагогической литературы и сравнительно-сопоставительный методы;

·системный подход к оценке результатов теоретического анализа, метод восхождения от абстрактного к конкретному, синтез теоретического и эмпирического материала, метод содержательного обобщения, логико-эвристическая разработка решений, вероятностное прогнозирование, прогностическое моделирование, мысленный эксперимент.

Работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка, приложений.

Апробация разработанной системы заданий проводилась на базе школы - интерната № 30 Среднего Общего Образования Открытого Акционерного Общества «Российские Железные Дороги», адрес: город Комсомольск - на Амуре, проспект Ленина 58/2.

Глава 1. Теоретические основы использования экспериментального метода на уроках физики в старших классах

Роберт Вудвортс (R. S. Woodworth), опубликовавший свой классический учебник по экспериментальной психологии («Experimental psychology», 1938), определял эксперимент как упорядоченное исследование, в ходе которого исследователь непосредственно изменяет некий фактор (или факторы), поддерживает остальные неизменными и наблюдает результаты систематических изменений .

В педагогике Сластенин В. определял эксперимент как исследовательскую деятельность с целью изучения причинно-следственных связей в педагогических явлениях .

В философии Соколов В.В. описывает эксперимент, как метод научного познания .

Основатель физики - Знаменский А.П. описывал эксперимент как вид познавательной деятельности, в которой ключевая для той или иной научной теории ситуация разыгрывается не в реальном действии .

По Роберту Вудвортсу констатирующий эксперимент - это эксперимент, устанавливающий наличие какого-либо непреложного факта или явления .

По Сластенину В. - констатирующий эксперимент проводится в начале исследования и направлен на выяснение состояния дел в школьной практике по изучаемой проблеме .

По Роберту Вудвортсу формирующий (преобразующий, обучающий) эксперимент ставит своей целью активное формирование или воспитание тех или иных сторон психики, уровней деятельности и т.д.; используется при изучении конкретных путей формирования личности ребёнка, обеспечивая соединение психологических исследований с педагогическим поиском и проектированием наиболее эффективных форм учебно-воспитательной работы .

По Сластенину В. - формирующий эксперимент, в процессе которого конструируются новые педагогические явления .

По Сластенину В. - экспериментальные задания - это кратковременные наблюдения, измерения и опыты, тесно связанные с темой урока .

Личностно ориентированное обучение - это такое обучение, где во главу угла ставится личность ребенка, ее самобытность, самоценность, субъектный опыт каждого сначала раскрывается, а затем согласовывается с содержанием образования. Если в традиционной философии образования социально-педагогические модели развития личности описывались в виде извне задаваемых образцов, эталонов познания (познавательной деятельности), то личностно ориентированное обучение исходит из признания уникальности субъектного опыта самого ученика, как важного источника индивидуальной жизнедеятельности, проявляемой, в частности, в познании. Тем самым признается, что в образовании происходит не просто интериоризации ребенком заданных педагогических воздействий, а «встреча» задаваемого и субъектного опыта, своеобразное «окультуривание» последнего, его обогащение, приращение, преобразование, что и составляет «вектор» индивидуального развития Признание ученика главной действующей фигурой всего образовательного процесса и есть личностно-ориентированная педагогика.

При проектировании образовательного процесса нужно исходить из признания двух равноправных источников: обучения и учения. Последнее не есть просто дериват первого, а является самостоятельным, личностно-значимым, а потому очень действенным источником развития личности.

Личностно-ориентированное обучение строится на принципе субъектности. Из него вытекает целый ряд положений.

Учебный материал не может быть одинаковым для всех учащихся. Ученику надо дать возможность выбрать то, что соответствует его субъектности при изучении материала, выполнении заданий, решении задач. В содержании учебных текстов возможны и допустимы противоречивые суждения, вариативность изложения, проявление разного эмоционального отношения, авторские позиции. Ученик не заучивает обязательный материал с заранее заданными выводами, а сам его отбирает, изучает, анализирует и делает собственные выводы. Упор делается не на развитие только памяти ученика, а на самостоятельность его мышления и самобытность выводов. Проблемность заданий, неоднозначность учебного материала подталкивают ученика к этому.

Формирующий эксперимент, - это специфический исключительно для психологии вид эксперимента, в котором активное воздействие экспериментальной ситуации на испытуемого должно способствовать его психическому развитию и личностному росту .

Рассмотрим роль и значение экспериментальных заданий в психологии, педагогике, философии, и теории методики обучения физики.

Основным методом исследовательской работы психолога является эксперимент. Известный отечественный психолог С.Л. Рубинштейн (1889-1960) выделял следующие качества эксперимента, обуславливающие его значение для получения научных фактов: «1) В эксперименте исследователь сам вызывает изучаемое им явление, вместо того чтобы ждать, как при объективном наблюдении, пока случайный поток явления доставит ему возможность его наблюдать. 2) Имея возможность вызывать изучаемое явление, экспериментатор может варьировать, изменять условия, при которых протекает явление, вместо того чтобы, как при простом наблюдении, брать их таким, каким ему их доставляет случай. 3) Изомеруя отдельные условия и изменяя одно из них при сохранении неизменными остальных, эксперимент тем самым выявляет значение этих отдельных условий и устанавливает закономерные связи, определяющие изучаемый им процесс. Эксперимент, таким образом, очень мощные методическое средство для выявления закономерностей. 4) Выявляя закономерные связи между явлениями, эксперимент часто может варьировать не только самые условия в смысле их наличия или отсутствия, но и их количественные соотношения. В результате эксперимент устанавливает допускающие математическую формулировку качественные закономерности» .

Наиболее ярким педагогическим направлением, призванным реализовать идеи «нового воспитания», выступает экспериментальная педагогика, ведущим стремлением которой является разработка научно обоснованной теории обучения и воспитания, способной развить индивидуальность личности. Возникшая в XIX в. экспериментальная педагогика (термин предложил Э. Мейман) ставила своей целью всестороннее исследование ребёнка и обоснование педагогической теории экспериментальным путём. Она оказала сильное влияние на ход развития отечественной педагогической науки. .

Ни одна тема не должна быть пройдена чисто теоретически, как ни одна работа не должна быть проделана без освещения ее научной теории. Умелое сочетание теории с практикой и практики с теорией даст нужный воспитательный и образовательный эффект и обеспечит выполнение требований, которые предъявляет нам педагогика. Основное орудие обучения физике (ее практической части) в школе - демонстрационный и лабораторный эксперимент, с которым учащийся должен иметь дело в классе при объяснениях учителя, на лабораторных работах, в физическом практикуме, в физическом кружке и в домашних условиях.

Без эксперимента нет и не может быть рационального обучения физике; одно словесное обучение физике неизбежно приводит к формализму и механическому заучиванию .

Эксперимент в школьном курсе физики - это отражение научного метода исследования, присущего физике.

Постановка опытов и наблюдений имеет большое значение для ознакомления учащихся с сущностью экспериментального метода, с его ролью в научных исследованиях по физике, а так же в формировании умений самостоятельно приобретать и применять знания, развитии творческих способностей.

Сформированные умения в ходе проведения экспериментов являются важным аспектом для положительной мотивации учащихся на исследовательскую деятельность. В школьной практике эксперимент, экспериментальный метод и экспериментальная деятельность учащихся реализуются в основном при постановке демонстрационных и лабораторных опытов, в проблемно-поисковом и исследовательском методах обучения.

Отдельную группу экспериментальных основ физики составляет фундаментальные научные эксперименты. Ряд экспериментов демонстрируется на имеющемся в школе оборудовании, другие - на моделях, третьи, - просматривая кинофильмы. Изучение фундаментальных экспериментов позволяет активизировать деятельность учащихся, способствует развитию их мышления, вызывает интерес, побуждает к самостоятельным исследованиям.

Большое количество наблюдений и демонстраций не обеспечивает формирование у учащихся умения самостоятельно и целостно проводить наблюдение. Этот факт можно связать с тем, что в большинстве экспериментов, предлагаемых учащимся, определены состав и последовательность выполнения всех операций. Эта проблема еще более усугубилась после появления тетрадей для лабораторных работ на печатной основе. Учащиеся, выполнив по таким тетрадям только за три года обучения (с 9 по 11 классы) более тридцати лабораторных работ, не могут определить основные операции эксперимента. Хотя для учащихся с низким и удовлетворительным уровнями обучаемости они обеспечивают ситуацию успеха и создают познавательный интерес, положительную мотивацию. Что еще раз подтверждают исследования: более 30% школьников любят уроки физики за возможность самостоятельно выполнять лабораторные и практические работы.

Для того чтобы на уроках и лабораторных работах у учащихся формировались все элементы экспериментальных методов учебного исследования: измерений, наблюдения, фиксация их результатов, проведение математической обработки полученных результатов, и при этом их выполнение сопровождалось высокой степенью самостоятельности и эффективности, перед началом проведения каждого эксперимента учащимся предлагается эвристическое предписание «Учусь ставить эксперимент», а перед наблюдением эвристическое предписание «Учусь наблюдать». Они подсказывают учащимся, что нужно сделать (но не как) намечают направление движения вперед.

Большие возможности для организации самостоятельных экспериментов учащихся имеет «Тетрадь для экспериментальных исследований учащихся 10 классов» (авторы Н.И. Запрудский, А.Л. Карпук). В зависимости от способностей учащихся им предлагается два варианта проведения (самостоятельно с использованием общих рекомендаций по планированию и проведению эксперимента - вариант А или в соответствии с предложенными в варианте Б пошаговыми действиями). Выбор дополнительных к программным экспериментальных исследований и экспериментальных задач дает большие возможности для реализации интересов учащихся .

В целом, в процессе самостоятельной экспериментальной деятельности учащиеся приобретают следующие конкретные умения:

·наблюдать и изучать явления и свойства веществ и тел;

·описывать результаты наблюдений;

·выдвигать гипотезы;

·отбирать, необходимые для проведения экспериментов, приборы;

·выполнять измерения;

·вычислять погрешности прямых и косвенных измерений;

·представлять результаты измерений в виде таблиц и графиков;

·интерпретировать результаты экспериментов;

·делать выводы;

·обсуждать результаты эксперимента, участвовать в дискуссии.

Учебный физический эксперимент является неотъемлемой, органической частью курса физики средней школы. Удачное сочетание теоретического материала и эксперимента дает, как показывает практика, наилучший педагогический результат .

.2 Анализ программ и учебников по использованию экспериментальных заданий в школьном курсе физики

В старшей школе (10 - 11 классах) распространены и используются в основном пять УМК.

УМК - «Физика 10-11» авт. Касьянов В.А.

класс. 1-3 часа в неделю. Учебник, авт. Касьянов В.А.

Курс предназначен для учащихся общеобразовательных классов, для которых физика не является профильным предметом и должна изучаться в соответствии с базисным компонентом учебного плана. Основная цель - формирование у школьников представлений о методологии научного познания, роли, месте и взаимосвязи теории и эксперимента в процессе познания, об их соотношении, о структуре Вселенной и о положении человека в окружающем мире. Курс призван сформировать у учащихся мнение об общих принципах физики и основных задачах, которые она решает; осуществить экологическое образование школьников, т.е. сформировать у них представление о научных аспектах охраны окружающей среды; выработать научный поход к анализу вновь открываемых явлений. Данный УМК в плане содержания и методики изложения учебного материала доработан автором в большей степени, чем другие, но требует для изучения 3 и более часов в неделю (10-11 кл.) В комплект входят:

Методическое пособие для учителя.

Тетрадь для лабораторных работ к каждому из учебников.

УМК - «Физика 10-11», авт. Мякишев Г.Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н.

класс. 3-4 часа в неделю. Учебник, авт. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.

класс. 3-4 часа в неделю. Учебник, авт. Мякишев Г.Я., Буховцев Б. Б.

Физика 10 класс. Рассчитан на 3, и более часов в неделю, к коллективу первых двух хорошо известных авторов Мякишеву Г.Я., Буховцеву Б.Б. добавился Сотский Н.Н., написавший раздел механики, изучение которого теперь стало необходимо в старшей профильной школе. Физика 11 класс. 3 - 4 часа в неделю. Авторский коллектив прежний: Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Этот курс переработан мало, по сравнению со «старым Мякишевым» почти не изменился. Имеет место незначительное перенесение отдельных частей в выпускной класс. Данный комплект является переработанным вариантом традиционных учебников (по ним учился почти весь СССР) для старшей школы тех же авторов.

УМК - «Физика 10-11», авт. Анциферов Л. И.

класс. 3 часа в неделю. Учебник, авт. Анциферов Л.И.

В основу программы курса положен циклический принцип построения учебного материала, предусматривающий изучение физической теории, ее использование при решении задач, применение теории на практике. Выделены два уровня содержания образования: базовый минимум, обязательный для всех, и учебный материал повышенной трудности, адресуемый школьникам, особо интересующимся физикой. Этот учебник написан известным методистом из г. Курска проф. Анциферовым Л.И. Многолетняя работа в педагогическом ВУЗе и чтение лекций студентам привела к созданию данного школьного курса. Эти учебники трудны для общеобразовательного уровня, требуют переработки и дополнительных методических материалов.

УМК - «Физика 10-11», авт. Громов С. В.

класс. 3 часа в неделю. Учебник, авт. Громов С. В.

класс. 2 часа в неделю. Учебник, авт. Громов С. В.

Учебники предназначены для старших классов общеобразовательных школ. Включают теоретическое изложение «школьной физики». При этом значительное внимание уделяется историческим материалам и фактам. Порядок изложения необычен: механика завершается главой СТО, далее следуют электродинамика, МКТ, квантовая физика, физика атомного ядра и элементарных частиц. Такая структура, по мнению автора курса, позволяет формировать в сознании учащихся более строгое представление о современной физической картине мира. Практическая часть представлена описаниями минимального числа стандартных лабораторных работ. Прохождение материала предполагает решение большого количества задач, приведены алгоритмы решения их основных типов. Во всех представленных выше учебниках для старшей школы должен реализоваться так называемый общеобразовательный уровень, но это во многом будет зависеть от педагогического мастерства учителя. Все эти учебники в современной школе вполне могут использоваться в классах естественнонаучного, технического и др. профилей, с сеткой 4-5 ч. в неделю.

УМК - «Физика 10-11», авт. Мансуров А. Н., Мансуров Н. А.

11 класс. 2 часа (1час) в неделю. Учебник, авт. Мансуров А. Н., Мансуров Н. А.

По данному комплекту работают единичные школы! Но он является первым учебником, для предполагаемого гуманитарного профиля физики. Авторы попытались сформировать представление о физической картине мира, последовательно рассматриваются механическая, электродинамическая и квантово-статистическая картины мира. В содержание курса включены элементы методов познания. Курс содержит фрагментарное описание законов, теорий, процессов и явлений. Математический аппарат почти не используется и заменен словесным описанием физических моделей. Решение задач и проведение лабораторных работ не предусмотрено. Дополнительно к учебнику изданы методические пособия и планирование .

физика школьный экспериментальный механика

Реализация современных требований к сформированности экспериментальных умений невозможна без использования новых подходов к проведению практических работ. Необходимо использовать методику, при которой лабораторные работы выполняют не иллюстративную функцию к изучаемому материалу, а являются полноправной частью содержания образования и требуют применения исследовательских методов в обучении. При этом возрастает роль фронтального эксперимента при изучении нового материала с использованием исследовательского подхода и максимальное количество опытов должно переноситься с демонстрационного стола учителя на парты учащихся. При планировании учебного процесса необходимо уделить внимание не только количеству лабораторных работ, но и видам деятельности, которые они формируют. Желательно переносить часть работ с проведения косвенных измерений на исследования по проверке зависимостей между величинами и построение графиков эмпирических зависимостей. При этом уделить внимание формированию следующих умений: конструировать экспериментальную установку исходя из формулировки гипотезы опыта; строить графики и рассчитывать по ним значения физических величин; анализировать результаты экспериментальных исследований, выраженных в виде экспериментальных исследований, выраженных в виде таблицы или графика, делать выводы по результатам эксперимента.

Федеральный компонент государственного образовательного стандарта по физике предполагает приоритет деятельностного подхода к процессу обучения, развития у учащихся умений проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать простые измерительные приборы для изучения физических явлений; представлять результаты наблюдений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости; применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств, для решения физических задач. Использование в учебном процессе Лего-технологий имеет огромное значение для реализации этих требований.

Использование Лего-конструкторов повышает мотивацию учащихся к обучению, т.к. при этом требуются знания практически из всех учебных дисциплин от искусств и истории до математики и естественных наук. Межпредметные занятия опираются на естественный интерес к разработке и постройке различных механизмов.

Современная организация учебной деятельности требует того, чтобы теоретические обобщения учащиеся дали на основе результатов собственной деятельности. Для учебного предмета «физика» - это учебный эксперимент.

Принципиально изменились роль, место и функции самостоятельного эксперимента при обучении физики: учащиеся должны овладевать не только конкретными практическими умениями, но и основами естественнонаучного метода познания, а это может быть реализовано только через систему самостоятельных экспериментальных исследований. Lego-конструкторы существенно мобилизируют такие исследования.

Особенностью преподавания учебного предмета «Физика» в 2009/2010 учебном году является использование образовательных Лего - конструкторов, которые позволяют в полной мере реализовать принцип личностно-ориентированного обучения, провести демонстрационные эксперименты и лабораторные работы, охватывающие практически все темы курса физики и выполняющие не столько иллюстративную функцию к изучаемому материалу, а требующие применения исследовательских методов, что способствует повышению интереса к изучаемому предмету.

1.Индустрия развлечений. ПервоРобот. В наборе: 216 ЛЕГО-элементов, включая RCX-блок и ИК передатчик, датчик освещенности, 2 датчика касания, 2 мотора 9 В.

2.Автоматизированные устройства. ПервоРобот. В наборе: 828 ЛЕГО-элементов, включая Лего-компьютер RCX, инфракрасный передатчик, 2 датчика освещенности, 2 датчика касания, 2 мотора 9 В.

.ПервоРобот NXT. В наборе: программируемый блок управления NXT, три интерактивных сервомотора, набор датчиков (расстояния, касания, звука, света и др.), аккумулятор, соединительные кабели, а также 407 конструктивных ЛЕГО-элементов - балки, оси, зубчатые колеса, штифты, кирпичи, пластины и др.

.Энергия, работа, мощность. В наборе: четыре одинаковых, полностью укомплектованных мини-набора по 201 детали в каждом, включая моторы и электрические конденсаторы.

.Технология и физика. В наборе: 352 детали, предназначенных для изучения основных законов механики и теории магнетизма.

.Пневматика. В наборе: насосы, трубы, цилиндры, клапаны, воздушный ресивер и манометр для построения пневматических моделей.

.Возобновляемые источники энергии. В наборе: 721 элемент, в том числе микромотор, солнечная батарея, различные шестеренки и соединительные провода.

Наборы ПервоРобот на базе блоков управления RCX и NXT предназначены для создания программируемых роботизированных устройств, которые позволяют производит сбор данных с датчиков и их первичную обработку.

Образовательные Лего-конструкторы серии «EDUCATIONAL» (образование) могут быть использованы при изучении раздела «Механика» (блоки, рычаги, виды движения, преобразование энергии, законы сохранения). При достаточной мотивации и методической подготовке с помощью тематических комплектов Lego возможно охватить основные разделы физики, что сделает занятия интересными и эффективными, а, следовательно, осуществлять качественную подготовку учащихся .

.4 Методика проведения педагогического эксперимента на уровне констатирующего эксперимента

Есть два варианта построения педагогического эксперимента.

Первый - когда в эксперименте участвуют две группы детей, одна из которых занимается по экспериментальной программе, а вторая - по традиционной. На третьем этапе исследования будут сравниваться уровни знаний и умений обеих групп.

Второй - когда в эксперименте участвует одна группа детей, и на третьем этапе сравнивается уровень знаний до формирующего эксперимента и после.

В соответствии с гипотезой и задачами исследования был разработан план педагогического эксперимента, который включал три этапа.

Констатирующий этап проводился в месяц, год. Целью его явилось изучение особенностей / знаний / навыков и т.д. ... у детей... возраста.

На формирующем этапе (месяц, год), проводилась работа по формированию..., с использованием....

Контрольный этап (месяц, год) ставил своей целью проверку усвоения детьми... возраста экспериментальной программы знаний/умений.

Эксперимент проводился в.... В нем участвовало кол-во детей (указать возраст).

На первом этапе констатирующего эксперимента изучались представления/знания/умения детей о....

Была разработана серия заданий для изучения знаний детей....

задание. Цель:

Анализ выполнения задания показал: ...

задание. Цель:

Анализ выполнения задания...

задание. ...

От 3 до 6 заданий.

Результаты анализа заданий стоит разместить в таблицах. В таблицах указывают кол-во детей или процент от общего их количества. В таблицах можно указывать уровни развития данного умения у детей, или кол-во выполненных заданий, и т.д. Пример таблиц:

Таблица №....

Количество детей №№Абсолютное число%1 задание (на определенные знания, умения)2 задание3 задание

Или такая таблица: (в этом случае необходимо указать, по каким критериям дети относятся к тому или иному уровню)

Для выявления у детей уровня..., нами были разработаны следующие критерии:

Были выделены три уровня.... :

Высокий: ...

Средний: ...

Низкий: ...

В таблице № представлено соотношение количества детей контрольной и экспериментальной групп по уровням.

Таблица №....

Уровень знаний/уменийКоличество детей №№Абсолютное число%ВысокийСреднийНизкий

Полученные данные свидетельствуют о том, что....

Проведенная экспериментальная работа дала возможность определить пути и средства... .

1.5 Выводы по первой главе

В первой главе нами рассмотрена роль и значение экспериментальных заданий при изучении физики в школе. Даны определения: эксперимента в педагогике, психологии, философии, методике обучения физике, экспериментальных заданий в этих же областях.

Проанализировав все определения, можно сделать следующий вывод о сути экспериментальных заданий. Разумеется, определение этих заданий как исследовательских, имеет несколько условный характер, так как возможность школьного кабинета физики и уровень подготовленности учащихся даже в старших классах делают задачу проведения физических исследований не выполнимой. Поэтому к исследовательским, творческим следует отнести те задания, в которых ученик может открыть новые, неизвестные для него закономерности или для решения которых, он должен сделать какие - то изобретения. Такое самостоятельное открытие известного в физике закона или изобретение способа измерения физической величины не является простым повторением известного. Это открытие или изобретение, обладающее лишь субъективной новизной, для ученика является объективным доказательством его способности к самостоятельному творчеству, позволяет приобрести необходимую уверенность в своих силах и способностях. И все же можно решить эту задачу.

Проанализировав программы и учебники «Физика» 10 класс по использованию экспериментальных заданий в разделе «Механика». Можно сказать о том, что лабораторных работ и опытов в данном курсе проводится недостаточно для того, чтобы полноценно воспринимать весь материал по разделу «Механика».

Также рассмотрен новый подход в преподавании физики - использование Лего - конструкторов, позволяющих развивать творческое мышление учащихся.

На изучение темы кинематика точки отводится 13 часов.

Движение с постоянным ускорением.

Для этой темы разработано экспериментальное задание:

Для выполнения работы используется машина Атвуда.

Для выполнения работы машина Атвуда должна быть установлена строго вертикально, что легко проверить по параллельности шкалы и нити.

Цель опыта: Проверка закона скоростей

Измерения

Проверяют вертикальность установки машины Атвуда. Балансируют грузы.

Укрепляют на шкале кольцевую полочку П1. Регулируют ее положение.

Накладывают на правый груз перегрузок в 5-6 г.

Двигаясь равноускоренно из верхнего положения до кольцевой полочки, правый груз проходит путь S1 за время t1 и приобретает к концу этого движения скорость v. На кольцевой полочке груз сбрасывает перегрузок и дальше движется равномерно со скоростью, которую он приобрел в конце разгона. Для определения ее следует измерить время t2 движения груза на пути S2. Таким образом, каждый опыт состоит из двух измерений: сначала измеряется время равноускоренного движения t1, а затем груз повторно запускается для измерения времени равномерного движения t2.

Проводят 5-6 опытов при различных значениях пути S1 (с шагом 15-20 см). Путь S2 выбирается произвольно. Полученные данные заносят в таблицу отчета.

Методические особенности:

Несмотря на то, что основные уравнения кинематики прямолинейного движения имеют простую форму и не вызывают сомнения, экспериментальная проверка этих соотношений весьма сложна. Трудности возникают в основном по двум причинам. Во-первых, при достаточно больших скоростях движения тел необходимо с большой точностью измерять время их движения. Во-вторых, в любой системе движущихся тел действуют силы трения и сопротивления, которые трудно учесть с достаточной степенью точности.

Поэтому необходимо проводить такие эксперименты и опыты, которые снимают все трудности.

На изучение темы Кинематика отводится 3 часа, и включает в себя следующие разделы:

Механическое движение и его относительность. Поступательное и вращательное движение твердого тела. Материальная точка. Траектория движения. Равномерное и равноускоренное движение. Свободное падение. Движение тела по окружности. По этой теме нами предложено следующее экспериментальное задание:

Цель работы

Экспериментальная проверка основного уравнения динамики вращательного движения твердого тела вокруг закрепленной оси.

Идея эксперимента

В эксперименте исследуется вращательное движение закрепленной на оси системы тел, у которой может меняться момент инерции (маятник Обербека). Различные моменты внешних сил создаются грузами, подвешенными на нити, намотанной на шкив.

Экспериментальная установка

Ось маятника Обербека закреплена в подшипниках, так что вся система может вращаться вокруг горизонтальной оси. Передвигая грузы по спицам, можно легко изменять момент инерции системы. На шкив виток к витку наматывается нить, к которой привязана платформа известной массы. На платформу накладываются грузы из набора. Высота падения грузов измеряется с помощью линейки, укрепленной параллельно нити. Маятник Обербека может быть снабжен электромагнитной муфтой - пускателем и электронным секундомером. Перед каждым опытом маятник следует тщательно отрегулировать. Особое внимание необходимо обратить на симметричность расположения грузов на крестовине. При этом маятник оказывается в состоянии безразличного равновесия.

Проведение эксперимента

Задание 1. Оценка момента силы трения, действующей в системе

Измерения

Устанавливают грузы m1 на крестовине в среднее положение, размещая их на равном расстоянии от оси таким образом, чтобы маятник находился в положении безразличного равновесия.

Накладывая небольшие грузы на платформу, определяют приближенно минимальную массу m0 , при которой маятник начнет вращаться. Оценивают момент силы трения из соотношения

где R - радиус шкива, на который намотана нить.

Дальнейшие измерения желательно проводить с грузами массой m 10m0.

Задание 2. Проверка основного уравнения динамики вращательного движения

Измерения

Укрепляют грузы m1 на минимальном расстоянии от оси вращения. Балансируют маятник. Измеряют расстояние r от оси маятника до центров грузов.

Наматывают нить на один из шкивов. По масштабной линейке выбирают начальное положение платформы, производя отсчет, например, по ее нижнему краю. Тогда конечное положение груза будет находиться на уровне поднятой приемной платформы. Высота падения груза h равна разности этих отсчетов и может быть оставлена во всех опытах одинаковой.

Кладут на платформу первый груз. Расположив груз на уровне верхнего отсчета, фиксируют это положение, зажимая нить электромагнитной муфтой. Подготавливают к измерению электронный секундомер.

Отпускают нить, предоставив грузу возможность падать. Это достигается отключением муфты. При этом автоматически включается секундомер. Удар о приемную платформу останавливает падение груза и останавливает секундомер.

Измерение времени падения при одном и том же грузе выполняется не менее трех раз.

Проводят измерения времени падения груза m при других значениях момента Мн. Для этого либо добавляют на платформу дополнительные перегрузки, либо перебрасывают нить на другой шкив. При одном и том же значении момента инерции маятника необходимо провести измерения не менее чем с пятью значениями момента Мн.

Увеличивают момент инерции маятника. Для этого достаточно симметрично переместить грузы m1 на несколько сантиметров. Шаг такого перемещения должен быть выбран таким образом, чтобы получить 5-6 значений момента инерции маятника. Проводят измерения времени падения груза m (п.2-п.7). Все данные заносят в таблицу отчета.

На изучение темы Динамика отводится 18 часов.

Силы сопротивления при движении твердых тел в жидкостях и газах.

Цель эксперимента: Показать, как скорость воздуха влияет на полет самолета.

Материалы: маленькая воронка, мячик для настольного тенниса.

Переверните воронку широкой частью вниз.

Вложите мячик в воронку и поддерживайте его пальцем.

Дуйте в узкий конец воронки.

Перестаньте поддерживать пальцем мячик, но продолжайте дуть.

Итоги: Мячик остается в воронке.

Почему? Чем быстрее мимо мяча проходит воздух, тем меньше давления он оказывает на мяч. Давление воздуха над мячом гораздо меньше, чем под ним, поэтому мячик поддерживается находящимся под ним воздухом. Благодаря давлению движущегося воздуха крылья самолета как бы подталкиваются вверх. Благодаря форме крыла воздух быстрее передвигается над его верхней поверхностью, чем под нижней. Поэтому возникает сила, которая толкает самолет вверх - подъемная сила. .

На тему законы сохранения в механике отводится 16 часов.

Закон сохранения импульса. (5 часов)

Для этой темы нами было предложено следующее экспериментальное задание:

Цель: изучение закона сохранения импульса.

Каждый из Вас наверное сталкивался с такой ситуацией: Вы бежите с определенной скоростью по коридору и сталкиваетесь со стоящим человеком. Что происходит с этим человеком? Действительно, он начинает двигаться, т.е. приобретает скорость.

Проделаем опыт по взаимодействию двух шаров. На тонких нитях висят два одинаковых шарика. Отведем в сторону левый шар и отпустим. После столкновения шаров левый остановится, а правый придет в движение. Высота, на которую поднимется правый шар, будет совпадать с той, на которую до этого был отклонен левый шар. То есть левый шар передает правому весь свой импульс. На сколько уменьшится импульс первого шара, на столько же увеличится импульс второго шара. Если же говорить о системе 2-х шаров, то импульс системы остается неизменным, то есть сохраняется.

Такое соударение называется упругим (слайды № 7-9).

Признаки упругого соударения:

-Нет остаточной деформации и, следовательно, выполняются оба закона сохранения в механике.

-Тела после взаимодействия движутся совместно.

-Примеры подобного вида взаимодействия: игра в теннис, хоккей и т. п.

-Если масса подвижного тела больше массы неподвижного (m1 > m2), то оно уменьшает скорость, не меняя направления.

-Если наоборот, то первое тело от него отражается и движется в противоположную сторону.

Существует также неупругое соударение

Понаблюдаем: возьмем один большой шарик, один маленький. Маленький шарик покоится, а большой приводим в движение по направлению к маленькому.

После столкновения шарики движутся вместе с одной скоростью.

Признаки упругого соударения:

-В результате взаимодействия тела движутся совместно.

-У тел появляется остаточная деформация, следовательно, механическая энергия превращается во внутреннюю энергию.

-Выполняется только закон сохранения импульса.

-Примеры из жизненного опыта: столкновение метеорита с Землёй, удары молотком по наковальне и т. п.

-При равенстве масс (одно из тел неподвижно) теряется половина механической энергии,

-Если m1 много меньше m2, то теряется её большая часть (пуля и стена),

-Если наоборот, передается незначительная часть энергии (ледокол и маленькая льдина).

То есть существует два вида столкновений: упругие и неупругие. .

На изучение темы «Статика. Равновесие абсолютно твердых тел» отводится 3 часа.

Для этой темы нами было предложено следующее экспериментальное задание:

Цель эксперимента: Найти положение центра тяжести.

Материалы: пластилин, две металлические вилки, зубочистка, высокий стакан или банка с широким горлом.

Скатайте из пластилина шарик диаметром около 4 см.

Воткните в шарик вилку.

Вторую вилку воткните в шарик под углом в 45 градусов по отношению к первой вилке.

Воткните зубочистку в шарик между вилками.

Зубочистку поместите концом на край стакана и двигайте к центру стакана, пока не наступит равновесие.

Итоги: При определенном положении зубочистки вилки уравновешиваются.

Почему? Поскольку вилки расположены под углом друг к другу, то их вес как бы сосредоточен в определенной точке палочки, находящейся между ними. Эта точка называется центром тяжести.

.6 Выводы по второй главе

Во второй главе нами были представлены экспериментальные задания по теме «Механика».

Было выяснено, что каждый эксперимент, выработка понятий, допускающих качественные характеристики в форме числа. Чтобы из наблюдений сделать общие выводы, выяснить причины явлений, надо установить количественные зависимости между величинами. Если такая зависимость получается, то найден физический закон. Если найден физический закон, то нет необходимости ставить в каждом отдельном случае опыт, достаточно выполнить соответствующие вычисления.

Изучив экспериментально количественные связи между величинами, можно выявить закономерности. На основе этих закономерностей развивается общая теория явлений.

Заключение

Уже в определении физики как науки заложено сочетание в ней как теоретической, так и практической частей. Считается важным, чтобы в процессе обучения учащихся физике учитель смог как можно полнее продемонстрировать своим ученикам взаимосвязь этих частей. Ведь когда учащиеся почувствуют эту взаимосвязь, то они смогут многим процессам, происходящим вокруг них в быту, в природе, дать верное теоретическое объяснение. Это может являться показателем достаточно полного владения материалом.

Какие формы обучения практического характера можно предложить в дополнение к рассказу преподавателя? В первую очередь, конечно, это наблюдение учениками за демонстрацией опытов, проводимых учителем в классе при объяснении нового материала или при повторении пройденного, так же можно предложить опыты, проводимые самими учащимися в классе во время уроков в процессе фронтальной лабораторной работы под непосредственным наблюдением учителя. Еще можно предложить: 1)опыты, проводимые самими учащимися в классе во время физического практикума; 2)опыты-демонстрации, проводимые учащимися при ответах; 3)опыты, проводимые учащимися вне школы по домашним заданиям учителя; 4)наблюдения кратковременных и длительных явлений природы, техники и быта, проводимые учащимися на дому по особым заданиям учителя.

Опыт же не только учит он увлекает ученика заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек заинтересованный в конечном результате добивается успеха. Так и в данном случае заинтересовав ученика, пробудем тягу к знаниям.

Список литературы

1.Блудов М.И. Беседы по физике. - М.: Просвещение, 2007. -112 с.

2.Буров В.А. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике в средней школе. - М.: Академия, 2005. - 208 с.

.Галлингер И.В. Экспериментальные задания на уроках физики // Физика в школе. - 2008. -№ 2 . - С. 26 - 31.

.Знаменский А.П. Основы физики. - М.: Просвещение, 2007. - 212 с.

5.Иванов А.И. и др. Фронтальные экспериментальные задания по физике: для 10 класса. - М.: Вузовский учебник, 2009. - 313 с.

6.Иванова Л.А. Активизация познавательной деятельности учащихся на уроках физики при изучении нового материала. - М.: Просвещение, 2006. - 492 с.

7.Исследование в психологии: методы и планирование / Дж. Гудвин. СПб.: Питер, 2008. - 172 с.

.Кабардин О.Ф. Педагогический эксперимент // Физика в школе. - 2009. -№ 6 . - С. 24-31.

9.Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Сотский Н.Н Физика. 10 класс. Учебник: Учебник. - М.: Гардарика, 2008. - 138 с.

10.Программы для общеобразовательных учреждений. Физика. Составители Ю.И. Дик, В.А. Коровин. - М.: Просвещение, 2007. -112 с.

11.Рубинштейн С.Л. Основы психологии. - М.: Просвещение, 2007. - 226 с.

.Сластенин В. Педагогика. - М.: Гардарики, 2009. - 190 с.

.Соколов В.В. Философия. - M.: Высшая школа, 2008. - 117 с.

14.Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. Под ред.С.Е.Каменецкого, Н.С.Пурышевой. - М.: ГЕОТАР Медиа, 2007. - 640 с.

15.Харламов И.Ф. Педагогика. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2009 - 576с.

16.Шилов В.Ф. Домашние экспериментальные задания по физике. 9 - 11 классы. - М.: Знание, 2008. - 96 с.

Ответ на вопрос

Отношение реального и возможного, отношение между есть и может быть - вот та интеллектуальная инновация, которая, согласно классическим исследованиям Ж.Пиаже и его школы, становится доступной детям после 11-12 лет. Многочисленные критики Пиаже пытались показать, что возраст 11-12 лет является весьма условным и может быть сдвинут в любую сторону, что переход на новый интеллектуальный уровень совершается не рывком, а проходит целый ряд промежуточных стадий. Но никто не оспаривал сам факт того, что на границе младшего школьного и подросткового возраста в интеллектуальной жизни человека появляется новое качество. Подросток начинает анализ вставшей перед ним задачи с попытки выяснить возможные отношения, применимые к имеющимся в его распоряжении данным, а потом пытается путем сочетания эксперимента и логического анализа установить, какие из возможных отношений здесь реально имеются.

Фундаментальная переориентация мышления с познания того, как устроена реальность, на поиск потенциальных возможностей, лежащих за непосредственной данностью, именуется переходом к гипотетико-дедуктивному мышлению.

Новые гипотетико-дедуктивные средства постижения мира резко раздвигают границы внутренней жизни подростка: его мир наполняется идеальными конструкциями, гипотезами о себе, окружающих, человечестве в целом. Эти гипотезы далеко выходят за границы наличных взаимоотношений и непосредственно наблюдаемых свойств людей (себя в том числе) и становятся основой экспериментального опробования собственных потенциальных возможностей.

Гипотетико-дедуктивное мышление основывается на развитии комбинаторики и пропозициональных операций. Первый шаг когнитивной перестройки характеризуется тем, что мышление становится менее предметным и наглядным. Если на стадии конкретных операций ребенок сортирует предметы только по признаку тождества или сходства, теперь становится возможной классификация неоднородных объектов в соответствии с произвольно выбранными критериями высшего порядка. Анализируются новые сочетания предметов или категорий, отвлеченные высказывания или идеи сопоставляются друг с другом самыми разнообразными способами. Мышление выходит за рамки наблюдаемой и ограниченной действительности и оперирует произвольным числом каких угодно комбинаций. Комбинируя предметы, теперь можно систематически познавать мир, обнаруживать возможные в нем изменения, хотя подростки пока еще не способны выразить формулами скрывающиеся за этим математические закономерности. Однако сам принцип такого описания уже найден и осознан.

Пропозициональные операции - умственные действия, осуществляемые, в отличие от конкретных операций, не с предметными представлениями, а с отвлеченными понятиями. Они охватывают суждения, которые комбинируются с точки зрения их соответствия илинесоответствия предложенной ситуации (истинности или неистинности). Это не просто новый способ увязывать факты, а логическая система, которая гораздо богаче и вариабельнее конкретных операций. Проявляется возможность анализировать любую ситуацию независимо от реальных обстоятельств; подростки впервые обретают способность систематически строить и проверять гипотезы. Одновременно идет дальнейшее развитие конкретных мыслительных операций. Абстрактные понятия (типа объема, веса, силы и т.д.) теперь обрабатываются в уме независимо от конкретных обстоятельств. Становится возможной рефлексия по поводу собственных мыслей. На ней основаны умозаключения, уже не нуждающиеся в проверке на практике, поскольку в них соблюдены формальные законы логики. Мышление начинает подчиняться формальной логике.

Таким образом, между 11 и 15-м годами жизни в когнитивной области происходят существенные структурные изменения, выражающиеся в переходе к абстрактному и формальному мышлению. Они завершают линию развития, начавшуюся в младенчестве формированием сенсомоторных структур и продолжающуюся в детстве вплоть до предпубертатного периода, становлением конкретных умственных операций.

Лабораторная работа «Электромагнитная индукция»

В этой работе проводится изучение явления электромагнитной индукции.

Цели работы

Измерить напряжение, возникающее при перемещении магнита в катушке.

Исследовать влияния смены полюсов магнита при перемещении в катушке, изменение скорости перемещения магнита, использование разных магнитов на возникающее напряжение.

Найти изменение магнитного потока при опускании магнита в катушку.

Порядок выполнения работы

Поместите трубку в катушку.

Закрепите трубку на штативе.

Подключите датчик напряжения к выходу 1 Панели. При работе с Панелью CoachLab II/II+ вместо датчика напряжения используются провода с 4-мм штекерами.

Подсоедините провода к желтому и черному гнездам выхода 3 (эта схема приведена на рисунке и описана в разделе Лабораторные работы Coach).

Откройте Лабораторные работы Coach 6 Изучение физики >Электромагнитная индукция.

Начните измерения, нажав кнопку Пуск. При выполнении работы используется автоматическая запись. Благодаря этому, несмотря на то, что эксперимент длится примерно полсекунды, можно измерить возникающую ЭДС индукции. Когда амплитуда измеряемого напряжения достигнет определенного значения (по умолчанию при увеличении напряжения и достижении значения 0.3 В), компьютер начнет запись измеряемого сигнала.

Начните вдвигать магнит в пластмассовую трубку.

Измерения начнутся, когда значение напряжения достигнет 0.3 В, что соответствует началу опускания магнита.

Если минимальное значение для запуска очень близко к нулю, то запись может начаться из-за помех сигнала. Поэтому минимальное значение для запуска не должно быть близко к нулю.

В случае если значение для запуска выше максимального (ниже минимального) значения напряжения, то запись никогда не начнется автоматически. В этом случае нужно изменить условия запуска.

Анализ полученных данных

Может оказаться, что полученная зависимость напряжения от времени не симметрична относительно нулевого значения напряжения. Это означает, что имеют место помехи. Это не повлияет на качественный анализ, но при расчетах нужно внести поправки, учитывающие эти помехи.

Объясните форму сигнала (минимумы и максимумы) записанного напряжения.

Объясните, почему максимумы (минимумы) несимметричны.

Определите, когда магнитный поток меняется сильнее всего.

Определите суммарное изменение магнитного потока во время первой половины стадии перемещения, когда магнит вдвигали в катушку?

Для нахождения этого значения используйте опции либо Обработать/Анализировать > Площадь или Обработать/Анализировать > Интеграл.

Определите суммарное изменение магнитного потока во время второй половины стадии перемещения, когда магнит выдвигали из катушки?

Теги: Разработка системы экспериментальных заданий по физике на примере раздела "Механика" Диплом Педагогика