Развитие предметной одаренности на уроках физики Лицей 23 г. Калининград Учитель физики Прохазко Н.В.
Одарённость - высокий уровень развития способностей человека, позволяющий ему достигать особых успехов в той или иной сфере деятельности.
Одаренность, по Рензулли, - это относительное понятие. Три кольца Рензулли включают: способности выше среднего, но не обязательно исключительно высокого уровня, вовлеченность в задачу (мотивацию), креативность.
М.А.Холодная считает интеллектуальную одаренность особой формой организации ментального опыта. В таком понимании одаренность - это не изначальный дар, а то, что приобретается в процессе жизни.
Детальную классификацию мыслительных операций произвел В.Д. Шадриков. Операционные приемы познавательных способностей - мыслительные операции: анализ, синтез, обобщение, сравнение, абстракция.
Задачи учителя Модификация учебных планов Уровень требований к ученику варьировать по трудности. Интенсификация содержания - углубление изучения материала. Сложность увеличивается за счет включения теоретических основ изучаемых дисциплин.
Результаты исследований: Протекание мыслительного процесса у 25% учащихся высокая скорость протекания мыслительного процесса, у 18% - низкая и у 57% - средняя.
Выделять существенное 39% учащихся класса имеют высокую способность выделять существенное и 61% - среднюю
Уровень развития 39% учащихся имеют высокий уровень развития способности, 19% - низкий и 42% - средний.
Умения сравнивать понятия у 29% учащихся высокий уровень развития умения сравнивать предметы, понятия, у 18% - низкий и у 53% - средний
Оперирование в мышлении пространственными образами 25% учащихся имеют высокий уровень развития способности оперировать в мышлении пространственными образами, 36% - низкий и 39% - средний
Доверие своей интуиции среди учащихся нет таких, кто полностью доверяет, либо не доверяет своей интуиции: у 68% учащихся смешанный стиль, ближе к рациональному, а у 32% - больше преобладает интуиция, а не анализ и синтез
Уровень творчества 7% учащихся имеют высокий уровень творчества; 39% - низкий и 54% - средний.
Уровень сформированности интеллектуальных умений 29% учащихся класса высокий уровень сформированности интеллектуальных умений, у 21% - низкий и у 50% - средний
В старших классах физика становится сложнее, где в большей степени привлекаются знания учащихся по алгебре и геометрии. Задачами сложного уровня занимаются порядка 20 % учащихся, которые имеют желание, поступить в ВУЗ.
На начальном этапе изучение физики, т.е. в 7 классе, 61% школьников физика нравится более других предметов, а при завершении изучения физики, т.е. в 11 классе, 50 % учащихся не выделяют физику среди других предметов.
24% семиклассников предпочитают на занятиях по физике наблюдать демонстрации, проводимые учителем, 65% учащихся из общего числа самостоятельно проводить опыты.
Одиннадцатиклассники же 65% отдают предпочтение на занятиях по физике рассказу учителя и 45% демонстрациям, проводимым учителем. Таким образом, в 11 классе у учащихся складывается пассивная позиция.
В вопросе о трудностях при самостоятельной работе учащиеся 7 и 11 классе оказались единогласны: 74 % в 7 классе и 65% в 11 классе испытывают трудности при решении задач.
Профильное обучение началось с 90-х годов прошлого столетия.
Как классный руководитель я выпустила 4 класса: 1996 учебный год – 20 учащихся 12 – пошли учиться по профилю 60% 7 – кандидатов физико-математических наук 2000 учебный год - 20 учащихся 12 – пошли учиться по профилю 60% 5 – кандидатов физико-математических наук
учащихся 16 -пошли учиться по профилю 51% В аспирантуре - 9 – 56% учащихся 7-пошли учиться по профилю 35%
В каждом потоке находится несколько учеников, которые обладают незаурядными способностями в области точных наук или гуманитарных наук. Как правило, их немного и таких детей мы называем одаренными от природы.
Возникает первый вопрос: Как их определить? Второй вопрос: Как с ними работать по предмету? Третий вопрос: Как наладить контакт между учителем и одаренным ребенком? Четвертый вопрос: Как создать доброжелательную атмосферу одаренный ребенок и одноклассники?
Проследить за учащимися, как у них ведется переработка сравнительно новой информации, как она связана с гибкостью и интуитивным способом проникновения в задачу. Ответ на первый вопрос
Ответ на второй вопрос Модификация учебных планов Уровень требований к ученику варьируется по трудности. Интенсификация содержания - углубление изучения материала. Сложность увеличивается за счет включения теоретических основ изучаемых дисциплин.
Ответ на третий вопрос Индивидуальное, психологически обоснованное сопровождение по предмету. Ответ на четвертый вопрос Создать атмосферу успешности для каждого ученика, т.е. показать учащимся что каждый из них обладает собственной одаренностью.
Выход один – проблемное обучение. Проблемные ситуации можно создавать на разных этапах урока, во время выполнения разнообразных заданий.
Для такой подготовки учебного материала учитель должен его проанализировать с разных точек зрения: научной (вычленение основных понятий, их взаимосвязи), психологической (предвидение реакции класса и отдельных учащихся на выдвижение проблем), логической (последовательность постановки вопросов, задач, заданий, системы их сочетания), дидактической (выбор необходимых приемов и методов создания проблемных ситуаций).
Виды проблемных ситуаций с психологической точки зрения Ситуация неожиданности возникает при ознакомлении учеников с фактами, явлениями, опытами, выводами, которые вызывают удивление, кажутся необычными, парадоксальными.
Ситуация конфликта используется в основном при изучении физических теорий и фундаментальных опытов. Такие ситуации часто возникали в истории развития физики.
Ситуация предвидения заключается в выдвижении учителем гипотезы о возможности существования определенной закономерности или явления с вовлечением учеников в исследовательский поиск.
Ситуация опровержения создается тогда, когда ученикам предлагается доказать неосуществимость какой-либо идеи, проекта, доказательства, антинаучного вывода.
Ситуация несоответствия заключается в том, что жизненный опыт учеников, понятия и представления, сложившиеся у них стихийно, вступают в противоречие с научными данными.
Ситуация неопределенности возникает тогда, когда предложенное проблемное задание имеет недостаточно данных для получения однозначного ответа.
Проблемное изучение физических законов Законы, устанавливаемые экспериментально Задача Галилея При изучении в 9 классе свободного падения, говорю о том, что древнегреческий учёный Аристотель утверждал, что «... тело большей массы падает на землю быстрее, чем тело меньшей массы». Прав ли Аристотель? Ситуация несоответствия
Свободное падение тел. Ускорение свободного падения Задача Галилея. Возьмем: наклонный желоб, два одинаковых шарика по размеру, но разных по массе и будем их скатывать по наклонному желобу, найдем ускорения, будем менять угол наклона желоба. Вывод: Ускорения шаров не зависят от их массы. Ускорения одинаковы!
Ускорение меняется с изменением угла наклона плоскости, но остается одинаковым для шаров одинаковой массы. Предположение Г. Галилея: Тела должны падать с одинаковым ускорением, не зависящим от их массы. Свободному падению соответствует движение по вертикально поставленному желобу.
Дробинка, кусочек пробки, дробинка. Тела падают неодновременно. Выкачаем воздух, тела падают одновременно. Пушечное ядро, мушкетная пуля. Земной шар сообщает всем телам вблизи Земли одинаковое ускорение. Эксперимент г. Галилея. Трубка Ньютона. ОПР. Свободным падением тел называют падение тел в вакууме под действием только притяжения планеты. ОПР. Ускорение, с которым тело под действием притяжения планеты свободно падает, называется ускорением свободного падения. - направлено всегда к поверхности планеты. Физический смысл: равно изменению скорости свободно падающего тела за единицу времени.
Закон Г. Галилея: Все тела под действием земного притяжения падают с одинаковым ускорением. Свободное падение подчиняется законам равнопеременного движения.
Законы, устанавливаемые теоретически
Релятивистская механика Ситуация неопределенности сτсτ сτ0сτ0
Тема урока: Основное уравнение кинетической теории идеального газа. Задачи урока: углубить представления о модели «идеальный газ»; на основе принципов молекулярной физики вывести нестандартным методом (без применения пространственного вектора) основное уравнение МКТ идеального газа; показать статистический характер полученного закона.
Опишем состояние газа, т.е. найдем зависимость между микроскопическими и макроскопическими параметрами. Ситуация неожиданности А В Е К Рисунок 1 m0m0 С
0
Проблемное обучение и самостоятельный эксперимент учащихся Как с помощью одной линейки, не имеющей делений, определить положение центра тяжести однородной металлический пластины, все углы у которой прямые?
Проблемное обучение при выполнении домашних заданий « Отчего президенты любят бензин?» Физика для будущих президентов Ричард Д. Мюллер Самостоятельное изучение материала Я на этом уроке учитель
Электрический ток в различных средах
Собственная проводимость полупроводников Рассмотрим проводимость полупроводников на основе кремния Si Si Кремний – 4 валентный химический элемент. Каждый атом имеет во внешнем электронном слое по 4 электрона, которые используются для образования парноэлектронных (ковалентных) связей с 4 соседними атомами При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток
Собственная проводимость полупроводников Рассмотрим проводимость полупроводников на основе кремния Si Si Кремний – 4 валентный химический элемент. Каждый атом имеет во внешнем электронном слое по 4 электрона, которые используются для образования парноэлектронных (ковалентных) связей с 4 соседними атомами При обычных условиях (невысоких температурах) в полупроводниках отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому полупроводник не проводит электрический ток
Собственная проводимость полупроводников Рассмотрим изменения в полупроводнике при увеличении температуры Si свободный электрон дырка + + При увеличении температуры энергия электронов увеличивается и некоторые из них покидают связи, становясь свободными электронами. На их месте остаются некомпенсированные электрические заряды (виртуальные заряженные частицы), называемые дырками Под воздействием электрического поля электроны и дырки начинают упорядоченное (встречное) движение, образуя электрический ток - -
Собственная проводимость полупроводников Таким образом, электрический ток в полупроводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов и положительных виртуальных частиц - дырок При увеличении температуры растет число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников растет, сопротивление уменьшается R (Ом) t ( 0 C) R0R0 металл полупроводник
Экспериментально-исследовательские Оцените расстояние между центрами ближайших светочувствительных элементов вашего глаза. Человек случайно наступил на лежащие вверх зубьями грабли. Оценить скорость ручки граблей, ударяющей его по лбу. Имеется цилиндрический стакан, наполненный жидкостью. Как разделить содержимое на две равные части, располагая еще одним сосудом, но уже иной формы и несколько меньшего размера?
За время обучения в школе учащиеся решают около тысячи физических задач и затрачивают на них примерно треть всего учебного времени. И это правомерно: без решения задач курс физики не может быть усвоен. Ценность физических задач определяется, прежде всего, той информацией, которую они несут учащимся. Главное направление в совершенствовании методики решения задач - это развитие логического мышления учащихся
Есть подозрение, что шпион убил своего сообщника, выстрелив в него через окно. Но вот загадка - не удалось обнаружить пулю, хотя из закрытой комнаты ее никто унести не мог! Куда девалась пуля? Проверка показала - пули в теле убитого нет.
Задача. Найти частоту малых колебаний маятника, изображенного на рисунке. Длина нити l=1м, масса шарика m= 1кг, жесткость каждой пружины к=7.5 н/м
Задача: график зависимости давления бруска на пол В комнате высотой H к потолку одним концом прикреплена легкая пружина жесткостью k, имеющая в недеформированном состоянии длину lо (lо < H). На полу под пружиной размещают брусок высотой x с площадью основания S, изготовленный из материала плотностью ρ. Построить график зависимости давления бруска на пол от высоты бруска.
Решение: Если x < H lo, то пружина не касается бруска. В этом случае давление определяется формулой: p = ρgx. Если x > H lo, пружина будет сжиматься и давить на брусок. Величина сжатия: lo + x H, действующая сила по закону Гука: F = k(lo + x H). Полное давление во втором случае: График с правильными граничными точками.
Задача : средняя скорость букашки на участке Букашка ползет вдоль оси Ox. Определите среднюю скорость ее движения на участке между точками с координатами x 1 = 1,0 м и x 2 = 5,0 м, если известно, что произведение скорости букашки на ее координату все время остается постоянной величиной, равной c = 500 см 2 /с.
Решение: Искомая величина скорости: Найдем время движения t. По условию задачи Отсюда: Построим график этой зависимости. Для малого Δx i значение можно считать приближенно постоянным. Значит, площадь заштрихованной полоски: 0 Х 1 Х i Х 2 Х(м)
Тогда все время t определяется площадью трапеции:, а средняя скорость:
Экспериментальное задание: определение коэффициента трения качения Оборудование: металлический желоб, стальной шарик, сантиметровая лента, нитка, секундомер, штатив. Теория: α
Таблица результатов эксперимента опыта R·10 -2 м lмlм tсtс hмhм f10 -3 м 11,51,25,60,1 4,6 21,51,25,40,14,9 31,51,25,70,14,4 41,51,25,90,14,8 51,51,25,30,15,1 Среднее значение - f cr 4,8
Рассчитайте погрешность используя теорию коэффициентов Стьюдента Р=0,95 надежность t = 2,8 коэффициент СтьюдентаСтьюдента
Контрольно – оценочная диагностика. Дифференцированный подход выделяются следующие цели контроля знаний и умений учащихся: диагностирование и корректирование знаний и умений учащихся; учет результативности отдельного этапа процесса обучения; определение итоговых результатов обучения на разном уровне.
Для определения требований к учащимся и при оценке их знаний, умений и навыков при решении задач используются критерии: первый уровень требует узнавания изучаемого объекта и его свойств на основе готовой информации; второй уровень предполагает знание алгоритмов действия (формул, графиков, правил и т. п.) и их применение в знакомых ситуациях;
третий уровень требует применения знаний, известных методов в конкретной, но незнакомой ранее ситуации: четвертый уровень характеризуется творческим применением знаний.
Необходимо обеспечивать контроль и оценку не только результата, но главным образом процесса учения, то есть тех трансформаций, которые осуществляет ученик, усваивая учебный материал.
Базовый уровень А6 Груз, подвешенный на легкой пружине жесткости 400 Н/м, совершает свободные гармонические колебания. Пружину какой жесткости надо взять, чтобы период колебаний этого груза стал в 2 раза больше? 1) 1600 Н/м 2) 800 Н/м 3) 200 Н/м 4) 100 Н/м Повышенный уровень А29 Уравнения изменения со временем напряжения и силы тока в колебательном контуре имеют вид: u = 20sin ωt; i = 600сos ωt. Емкость конденсатора в контуре 3 мкФ. Определите частоту ω электромагнитных колебаний. 1) 0,1 рад/с 2) 20 рад/с3) 500 рад/с 4) 1000 рад/с Высокий уровень С6. В закрытом колебательном контуре происходят электромагнитные гармонические колебания, частота которых равна ω, и амплитуда силы тока Іо. В тот момент, когда сила тока в катушке индуктивности равна нулю, быстро (по сравнению с периодом колебаний) раздвигают пластины конденсатора, так, что расстояние между ними увеличивается на d = 0,02 d, где d - первоначальное расстояние между пластинами. На сколько при этом изменится полная энергия контура? Величина емкости конденсатора в контуре С.
Базовый Пружина под действием прикрепленного к ней груза массой 5 кг совершает 45 колебаний в минуту. Найти коэффициент жесткости пружины. Повышенный В колебательном контуре зависимость силы тока от времени описывается уравнением i = 0,5sin 10π t. (Все величины заданы в СИ). Определить частоту электромагнитных колебаний и индуктивность катушки, если максимальная энергия магнитного поля 0,0005 Дж. Высокий Колебательный контур с конденсатором емкостью 1 мкФ настроен на частоту 400 Гц. Если параллельно этому конденсатору подключить второй конденсатор, то частота колебаний в контуре становится равной 200 Гц. Определите емкость второго конденсатора.
Базовый уровень. Материальная точка массы т движется таким образом, что проекция ее радиус-вектора на ось Ох гармонически зависит от времени: x(t) =Acos(ωt +φ 0 ). Найдите зависимость координаты х проекции на ось Ох равнодействующей всех приложенных к телу сил Fx(x). Определите коэффициент пропорциональности К между Fx(x) и смещением х при гармонических колебаниях тела (коэффициент квазиупругой силы). Повышенный уровень. Используя метод векторных диаграмм, определите амплитуду А и фазу φ 0 результирующего колебания, возникающего при сложении трех гармонических колебаний, описываемых уравнениями: Х 1 (t) = sin ωt, X 2 (t) = 2 sin (ωt +π/2), X 3 (t)= 2,5 sin (ωt+π) и происходящих вдоль одной прямой. Запишите его уравнение. Высокий уровень. В колебательном контуре, состоящем из плоского конденсатора и катушки индуктивности с пренебрежимо малым активным сопротивлением, происходят колебания с энергией W. Пластины конденсатора медленно раздвинули так, что частота колебаний увеличилась в n раз. Определите работу А, совершенную в этом процессе. Контрольная работа (Бауманский государственный технический университет (физико-математический лицей)
1-й этап - тестово-диагностическая работа с целью проверки степени усвоения материала который был пройден на уроке. 2-й этап – после анализа тестово-диагностической работы проводится самостоятельная работа с целью отработки навыков, обучения самоконтролю и самооценке, умению выбрать критерий оценки
3-й этап - разноуровневая проверочная работа (5 уровней сложности) с целью проверки усвоения знаний, умений, навыков. Ученику предоставляется возможность выбора задания доступного ему уровня трудности: уровень 1 –базовый уровень; уровень 2 – повышенный уровень; уровень 3 – высокий уровень; уровень 4 – задания с «с ловушкой»; уровень 5 - олимпиадная задача повышенной трудности, нестандартная задача.
Пример Зачет по теме: " Равномерное вращательное движение " Б.1. Как направлена мгновенная скорость при криволинейном движении? Б.2. Что называется углом поворота радиуса окружности? Б.3. Чему равен угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу? Б.4. Что называют угловой скоростью, и какая формула выражает смысл этого понятия? Б.5. Что называют линейной скоростью тела при его движении по окружности? Какая формула выражает смысл этого понятия? П.6. Выведите формулу выражающую зависимость между линейной и угловой скоростью. Б.7. Что называют периодом и частотой обращения? Как эти величины связаны между собой? В.8. Выведите формулу для определения модуля центростремительного ускорения и запишите формулы, выражающие связь центростремительного ускорения и угловой скорости, а также с периодом и частотой обращения.
Контрольная работа. Движение тел, брошенных горизонтально и под углом к горизонту. Повышенный уровень Тело брошено под углом 45° к горизонту. Определить ускорение тела в верхней точке траектории. (Ч-10, Т-80%, Р-40%) Шарик брошен вверх под углом 60° к горизонту. Определить максимальный угол между векторами скорости шарика при его движении. Ответ дать в градусах. (Ч-42, Т-67%, Р-48%) Тело брошено вверх со скоростью 10 м/с под утлом 60° к горизонту. Определить, с какой наименьшей скоростью будет двигаться тело во все время полета. (Ч-28, Т-79%, Р-61%) Тело брошено вверх над горизонтальной поверхностью под некоторым углом. Определить величину угла в градусах, если во время движения скорость тела изменялась от максимального значения 10 м/с до минимального значения 5 м/с. (Ч-57, т-70%, Р- 39%) Камень брошен под углом 30° к горизонту со скоростью 10 м/с. Определить время подъема камня до наибольшем высоты. (Ч-56, Т- 89%, Р-52%) Тело брошено с начальной скоростью 20 м/с под углом 30° к горизонту. На какой максимальной высоте оно побывало? (Ч-30, Т- 40%, Р-17%)
Высокий уровень С какой минимальной скоростью следует бросить под углом 45° к горизонту камень, чтобы он достиг высоты 2,5 м? (Ч-10, Т- 50%, Р- 30%) Какую минимальную скорость после толчка должен иметь мальчик, чтобы прыгнуть в длину на 3,6 м? (Ч-10, Т-40%, Р-10%) По дороге со скоростью 72 км/час едут две автомашины: грузовая и за ней легковая. С заднего колеса грузовой автомашины срывается камень. На каком расстоянии должна держаться легковая автомашина, чтобы камень не мог попасть в нее? (Ч-30, Т- 40%, Р-17%) Камень брошен под углом 30° к горизонту. Определить величину нормального ускорения камня в момент падения на землю. (Ч-34,Т-74%, Р-21%) Копье брошено с начальной скоростью 40 м/ с под углом 30° горизонту. Через какое время оно поднялось на половину максимальной высоты? Ответ округлить с точностью до десятых. (Ч-20, Т-65%, Р-30%) Из одной точки в горизонтальном направлении одновременно вылетают две частицы с противоположно направленными скоростями, равными 20 и 5 м/с. Через какое время угол между направлениями скоростей будет равен 90°? (Ч- 29, Т-24%, Р-7%)
Маленький шарик, движущийся со скоростью 7 м/с по горизонтальной поверхности, проваливается в щель шириной 2м и глубиной 5 м. Удар шарика о вертикальные стенки щели упругий. Определить число ударов шарика о стенки щели до его падения на дно. (Ч-20, Т-30%, Р-15%) Тело брошено вниз со скоростью 10 м/с под углом 45° к наклонной плоскости, образующей с горизонтом угол 60°. Определить величину максимального удаления тела от наклонной плоскости. (Ч-14, Т-36%, Р-7%) Вертикально падающее тело дважды упруго отражается от наклонной плоскости с углом при основании 30°. Определите расстояние между точками отскоков, если скорость тела к моменту первого удара равна 2 м/с. (Ч-18, Т-61%, Р-6%) В.С. Бабаев «Физика: сборник задач». Москва Эксмо -2007г. Указано: 1. число предъявлений 2. трудность 3. решаемость.
Лабораторная работа «Определение заряда и емкости конденсатора» Цель работы: определить величину заряда конденсатора и рассчитать его емкость. Оборудование: источник питания (ВУП-24), резистор 20кОм, конденсатор 4700 мкФ, цифровой вольтметр или мультиметр, электронный секундомер, ключ.
График1
График 2
График 3
«Не надо бояться быть поверхностным. Когда человек ныряет в воду, он всегда проходит верхний слой, а уж потом идёт вглубь». Петр Леонидович Капица
Плохой учитель сообщает истину, хороший - учит ее находить А. Дистерверг