Инновационные методы и формы организации обучения математике и физике. Материалы региональной научно-практической конференции

те, в решении экономических, гео- и астрофизических проблем, в химии, биологии, физике и технологии.

В нашем опыте использование информационно-коммуникационных технологий позволяет разнообразить приемы обучения и формы организации учебного процесса:

1.При изложении нового материала компьютер позволяет сопровождать его динамическими иллюстрациями, компьютерными моделями, текстами и видеофрагментами. На этапе объяснения или при введении новых понятий компьютер, помогает учителю повысить мотивацию к изучению предмета, поскольку позволяет расширить визуальный ряд. Огромное количество ЦОР в Интернете помогают нам показывать такие опыты, которые невозможно провести в условиях школы. Например, опыт Штерна, опыт Кавендиша. Практически по всем темам урока мы используем видеофрагменты, в качестве домашнего задания предлагаем учащимся самим найти в Интернете опыт, соответствующий теме урока. Это повышает интерес к изучению физики.

2.Чтобы активизировать деятельность учащихся в процессе демонстрационного эксперимента предлагаем им самим сформулировать цель эксперимента, выдвинуть гипотезу о его результатах. Замена традиционных измерительных приборов на электронные датчики, позволяет повысить заинтересованность учащихся во время показа демонстрационного эксперимента.

Например, при изучении темы «Колебательное движение» в 9 классе, использовался датчик движения, который устанавливается рядом с грузом, колеблющимся на пружине. Датчик считывает показания и с помощью компьютера заносит их в таблицу, на этой основе строится график колебательного движения. Учащиеся по графику определяют характеристики колебательного движения и с помощью результатов в таблице делают вывод. При этом работа существенно упрощается. Не нужно ничего самим считать, это экономит время, исключается возможность арифметической ошибки при расчетах. Все результаты эксперимента – на экране монитора.

Другой пример: использование датчика звука при изучении в 9 классе темы: «Характеристики звука». Чтобы установить связь между высотой звука и частотой колебаний в учебном пособии описывается опыт с зубчатыми дисками. Диски вращают с разной скоростью и касаются их тонкой картонной пластинкой. Нужно было заметить как с изменением скорости дисков, меняется высота звука. Во-первых, опыт сложно провести даже при наличии оборудования, а во-вторых, нет достаточной наглядности. Показ звуковой волны на экране, одновременно со звуком, который её создает, даёт огромные преимущества на уроке. Прослушав разные по высоте

игромкости звуки, учащиеся сами делают вывод.

91

3. При проведении лабораторных работ по физике мы используем цифровую лабораторию «Научные развлечения», которая поступила к нам в 2011-2012 учебном году. Она состоит из 13 наборов, в каждый из которых входит нетбук и набор оборудования для проведения лабораторных работ, а также инструкция по проведению этих работ. Кроме этого – ноутбук для учителя и роутер для связи учителя с нетбуком ученика. Для эффективной работы мы с учениками 11 класса установили локальную сеть, предусмотренную цифровой лабораторией. С её помощью можно отправлять отчеты учащихся на ноутбук учителя и наоборот, учитель может передавать задания ученикам. Учитель поддерживает постоянную связь с нетбуком ученика. Это экономит время на уроке. Эти возможности можно использовать не только при проведении лабораторных, но и при проведении других самостоятельных работ и тестировании.

В нашем опыте хороший эффект дает использование цифровой лаборатории в 8, 10 и 11 классах. Например, в 8 классе вместо лабораторной работы «Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры» была проведена лабораторная работа «Проверка закона сохранения энергии для тепловых процессов» из цифровой лаборатории. По нашему мнению, в результате выполнения этой работы повысился интерес учащихся, активизировалась познавательная деятельность, повысилось качество знаний.

Опыт показал, что данная работа соответствует учебным и психологическим возможностям учащихся. Наряду с этим, для учеников непрофильных классов сложными, по нашему мнению, являются работы по теме «Электрические явления».

При работе с цифровой лабораторией в нашем опыте были выявлены следующие проблемы:

для ее использования требуется достаточно высокая компьютерная грамотность учителя;

нет четких методик;

имеются конструктивные недочеты и возникают технические сбои аппаратуры;

требуется новое календарно-тематическое планирование.

Вместе с тем несомненно, что цифровая лаборатория имеет большие преимущества при проведении физического эксперимента. Это и возможность проводить «недоступные» раньше опыты; и сокращение времени на уроке за счет «компьютерных» вычислений, составления таблиц, построения графиков; и повышение точности эксперимента; и современность, привлекательность для учащихся.

92

ФУНКЦИИ И ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ С РАСЧЕТОМ ПОГРЕШНОСТЕЙ В 7-9 КЛАССАХ

Андреева Ю.В.

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 12» г. Калуги

Физика в основе своей – наука экспериментальная, поэтому наблюдения и опыты являются основными (а чаще всего единственными) источниками знаний о природе физических явлений. Учащиеся в процессе изучения физики должны четко осознавать, что опыт является средством проверки любой физической теории, основным критерием истины. Они должны понять, что вне опыта никакое высказывание нельзя считать верным и что справедливость любого закона проверяет эксперимент. Для ученика это не простая задача, так как он привык многое принимать на веру (в частности, безоговорочно принимать и не подвергать сомнению слова учителя и воспитателя). Выработка подобных взглядов приучает к экспериментальной доказательности любых утверждений, что является одной из важнейших целей изучения физики в современной школе. Этому служат различные эксперименты и лабораторные работы в рамках физического практикума.

Физика – первый для школьников предмет, главным инструментом которого является опыт. Следовательно, умения по проведению наблюдения и анализа в процессе эксперимента дело для них крайне непростое. Несомненными преимуществами физического практикума являются высокая степень активности и самостоятельности учащихся при выполнении эксперимента, выработка умений работы с приборами и навыков обработки результатов наблюдений и измерений. Важно также, что при этом устранятся промежуточное звено между учеником и изучаемым им явлением природы.

Всё вышеперечисленное способствует формированию естественнонаучного мировоззрения учащегося, а также обучает его умению планировать и проводить эксперимент, что является краеугольным камнем в здании любой современной науки (будь то биология, химия или педагогика).

Педагогическая ценность лабораторных работ заключается в том, что их проводят в органической связи с изучаемым программным материалом на протяжении всего учебного года. Лабораторные занятия по физике в средней школе дает возможность перекинуть «мостик» между демонстрационными опытами учителя и самостоятельно выполняемыми учащимися лабораторными работами в практикумах. Фронтальные занятия позволяют включить в поиски решения той или иной задачи одновременно весь класс, что в значительной степени активизирует мыслительную деятельность учащихся.

93

Использование лабораторных работ способствует выполнению таких учебных задач как иллюстрация (подтверждение справедливости) изучаемых законов; изучение связи между физическими величинами и установление закономерностей; овладение методами измерения физических величин и привитие умений пользования измерительными приборами; изучение устройства и принципа действия физических приборов; развитие у учащихся конструкторских способностей и технической смекалки.

Диапазон использования лабораторных работ на уроке физики очень широк. В зависимости от поставленной цели и степени подготовленности класса, они могут быть использованы:

-в виде небольших исследований для постановки проблемы при мотивации изучения нового материала;

-как иллюстрация к объяснению учителя;

-для самостоятельного получения новых знаний, выполняемого как по подробным указаниям учителя, так и с большими элементами самостоятельности.

Такую работу можно проводить для повторения и обобщения пройденного материала, для контроля приобретенных знаний, умений и навыков.

В современной школьной практике ученик на уроках физики сталкивается в основном c двумя типами эксперимента. Эксперимент первого типа – демонстрационный, его цель – демонстрация того или иного физического явления, установление качественной связи между физическими величинами, характеризующими явления или объекты. Если такой эксперимент и предполагает измерение значений каких-либо величин, то точность этих измерений невелика. Главное – это доступность для понимания, наглядность, возможность достаточно быстро сделать выводы (например, демонстрация второго закона Ньютона: вдвое увеличили силу – ускорение изменилось приблизительно в два раза).

Школьные эксперименты второго типа – лабораторные работы. Здесь ученик сталкивается с необходимостью не только наблюдать и делать выводы, но и правильно обрабатывать результаты, определять значение величины и указывать её погрешность. Другие случаи, как правило, представляют собой комбинацию двух рассмотренных (практикум, самостоятельное исследование на уроке, фронтальный эксперимент).

При выполнении лабораторных работ учащиеся проводят ряд измерений, где сталкиваются с неточностями и приближенной оценкой результатов. Обработка результатов измерения физических величин, как прямых, так и косвенных, подразумевает вычисление погрешностей. Правила и методы обработки погрешностей зависят от вида и методики измерений физической величины. При работе учащиеся имеют возможность наблюдать основные физические явления, учатся работать с физическими приборами. Знание принципов работы, устройств и методик измерений величин влияет

94

на то, какие результаты будут получены. При изучении явления приходится выделять главные факторы, влияющие на значения измеряемых величин. Пренебрежение какими-либо явлениями, различные упрощения, а так же факторы, о существовании которых экспериментатор не знает, приводят к систематическим погрешностям, которые необходимо учитывать, чтобы сделать правильные выводы. Важно уметь отделять изучаемое явление из фона побочных. В этом состоит важное умение экспериментатора.

В ходе выполнения всех перечисленных видов работ учащиеся сталкиваются со следующими проблемами:

1) понятие погрешности вводится в 9-м классе, когда позади уже два года экспериментов и демонстраций без всякого рассмотрения точности полученного результата;

2)в учебниках в угоду простоте объяснения часто переиначивается сама цель введения погрешности;

3)в некоторых лабораторных работах вычисленные относительные погрешности превышают 100%, что ставит под сомнение саму цель их вычисления;

4)оценивая результат, учащиеся обнаруживают различие в данных с другими учащимися, работавшими на идентичном оборудовании;

5)в экзаменационных тестах оценивается умение учащихся вычислять и записывать результат с погрешностями, тогда как сам навык не отрабатывается в курсе средней школы.

Наличие отмеченных проблем обусловили необходимость разработки серии лабораторных работ для 7-9 классов.

Знакомство с понятием «погрешность» можно начать с нескольких экспериментов, которые позволят учащимся придти к выводу о различиях

вточности измерения, которые обусловлены используемым инструментом. Далее может быть введено понятие «погрешность прямого измерения» – измерение объемов жидкостей, длин, времени и т.п. Затем на примере измерения объема тела правильной формы можно познакомить учащихся с понятием «погрешность косвенного измерения».

Приведем примеры лабораторных работ такой направленности.

1. Лабораторная работа с целью знакомства с понятием «Точность измерения», «Погрешность измерения»

Задание 1. С помощью следующих видов линеек: с миллиметровыми, сантиметровыми и дециметровыми делениями, измерьте длину стола.

Сравните результаты измерений и сделайте вывод.

Задание 2. Измерьте длину стола сначала линейкой с дециметровыми делениями, затем линейкой длиной 15 см, имеющей миллиметровые деления.

Сравните точность полученных результатов.

Вывод: лучше измерить один раз большой, но не очень точной линейкой, чем использовать несколько раз точную, но короткую.

2. Лабораторная работа с целью знакомства с методом рядов при измерении размеров малых тел.

Теория: При прямом измерении размеров тела, имеющего малую величину, абсолютная погрешность измерения может оказаться больше, чем измеренные значения. Поэтому для измерения малых величин используют либо высокоточные приборы, либо специальные инструменты, либо, когда это возможно, используют метод рядов, который заключается в следующем: Берут N одинаковых малых тел, расположенных вплотную, без промежутков. Измеряют их общую длину L - длину ряда. При этом абсолютная погрешность измерения малой величины уменьшается в N раз, по сравнению с простым измерением длины одного малого тела.

Оборудование: линейка, книга, навивка проволоки, зерно, маленькие шарики

Примечание: шарики могут быть из различного материала: пластилин, шарики из подшипников, пенопластовые шарики разного размера, используемые как наполнители.

Ход работы:

1.Определить С цену деления линейки.

2.Вычислить инструментальную погрешность ∆ и L и погрешность

отсчета ∆ отс L

3.Вычислить абсолютную погрешность ∆L

4.Определить число N тел в ряду (взять примерно 25-30 шт.)

5.Измерить длину ряда L из N тел.

6.Определить размеры l одного тела.

7.Внести полученные результаты в таблицу.

8.Вычислите относительную погрешность

9. Запишите ответ двумя способами:

1.l= ( l изм l), ε=

2.l изм +∆l ≤ l ≤ l изм -∆ l , ε=

10. Сделайте вывод о точности измеренных величин

96

Литература:

1.Аналитический отчет ФИПИ по результатам ГИА – 2012 // http://hghltd.yandex.net/yandbtm?text

2.Демонстрационный вариант ГИА 2013 // http://www.alleng.ru/edu/phys3.htm

3.Ивашкина Д.А. И снова о погрешностях // Физика в школе 2007,

№17

4.Коган И.В. Чему учит физика // Физика в школе. 2000, №33.

5.Контроль знаний учащихся по физике / В.Г.Разумовский,

Р.Ф.Кривошапова, Н.А.Родина и др.; Под ред. В.Г.Разумовского, Р.Ф. Кривошаповой. – М.: Просвещение, 1982. – 208с.

6. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы / С.Е. Каменецкий и др. М.: Издательский центр «Академия», 2000.

97

99

Инновационные методы и формы организации обучения математике и физике

Материалы региональной научно-практической конференции

Подписано в печать 25.07.2013 Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. 6,5. Тираж 100 экз. Зак. № 328.

Отпечатано «Наша полиграфия» г.Калуга, Грабцевское шоссе,126.

Лиц.ПДЛ № 42-29 от 23.12.99

100