Сборник контекстных задач по методике обучения физике. Учебное пособие для студентов педагогических вузов

Раздел 2

9.На вопрос: «В каком направлении движется однородный шар, если на него действует сила F?» Учащиеся дают ответ, что шар движется в направлении действующей силы. В чем причина такой ошибки? Как ее предотвратить?

10.Разработайте план-конспект урока по теме «Третий закон Ньютона». Подумайте, какие сложности могут возникнуть при объяснении материала. На что следует обратить особое внимание учащихся?

11.Предложите вариант обобщающего урока по теме «Законы Ньютона». Как можно использовать при проведении такого урока обобщающие схемы и таблицы, приведенные в учебниках физики.

12.Закон всемирного тяготения – один из фундаментальных законов физики. Выскажете свою точку зрения на вопрос

отом, следует ли изучать этот закон в теме «Механические явления» в 7-м классе? Обоснуйте ее. Составьте план объяснения нового материала по теме «Закон всемирного тяготения» (основная и средняя (полная) школа. Как вы познакомите учащихся

сграницами применимости этого закона? О каком (их) фундаментальном эксперименте по измерению гравитационной постоянной вы расскажете учащимся?

13.Разработайте фрагмент урока – объяснения нового материала по теме «Закон всемирного тяготения» с использованием ЦОР.

14.При изучении закона всемирного тяготения, так же как и при изучении основных положений молекулярно-кинетичес- кой теории строения вещества, возникает проблема выполнения арифметических действий с числами, записанными в стандартной форме. Опыт показывает, что знаний и умений, сформированных на уроках математике, явно недостаточно для успешного выполнения этих действий. Как с вашей точки зрения следует решать эту проблему при обучении физике?

15.Учащиеся часто смешивают три понятия: «сила тяжести», «масса», «вес». Предложите задачи, примеры, опыты, которые помогут эти понятия сформировать, а затем проверить, насколько они усвоены учащимися.

16.На что следует обратить внимание учащихся при изучении закона Гука? Предложите примеры, которые позволят учащимся понять, что жесткость характеризует само тело и зависит от его размеров и материала, из которого оно сделано.

21

Часть I

17.При изучении силы трения следует обратить особое внимание на несколько важных моментов: природа силы трения, направление силы трения скольжения и силы трения покоя, роль силы трения покоя, значение силы трения покоя. Предложите примеры или задания, которые обеспечат усвоение учащимися отмеченных понятий.

18.Какие приемы вы используете, чтобы показать инвариантность сил тяготения, трения, упругости по отношению к системе отсчета?

19.Разработайте сценарий урока обобщения знаний учащихся о силах в механике.

20.Предложите алгоритм решения задач по динамике. Проиллюстрируйте его на конкретном примере.

21.Проанализируйте задачи по механике, приведенные

взадачнике А. И. Лукашика. Составьте их классификацию. Какие задачи могут быть предложены учащимся 7-го класса, а какие – учащимся 9-го класса?

22.Проанализируйте задачи по механике, приведенные

взадачнике В. П. Рымкевича. Подберите задачи для заключительного урока по теме «Динамика».

23.Разработайте задании для контрольной работы по теме «Динамика» для учащихся, изучающих физику на базовом и на повышенном уровнях.

2.1.3.Статика

1.Какое место занимает статика в курсе физики средней школы?

2.Проанализируйте программы по физике для основной школы и определите место темы «Гидро- и аэростатика». Какие идеи пытаются реализовать авторы программ и учебников, определяя место этой темы? представьте в виде структурно-логичес- кой схемы содержание этой темы.

3.Закон Паскаля является основным в теме «Гидро- и аэростатика». Он может изучаться индуктивно и дедуктивно. Представьте последовательность изучения материала при дедуктивном и индуктивном подходах. Сравните эти подходы, выявите их достоинства и недостатки.

4.Составьте систему задач по теме «Архимедова сила» с учетом уровневой дифференциации.

22

Раздел 2

5.Предложите методику знакомства учащихся с моделирование и мысленным экспериментированием при изучении темы «Гидро- и аэростатика» (основная школа).

6.Составьте сценарий урока выполнения лабораторной работы «Условия плавания тел». Какой метод выполнения этой работы является с вашей точки зрения наиболее целесообразным? (основная школа).

7.Составьте перечень типовых задач по гидростатике, а также предложите алгоритмы решения таких задач для учащихся классов физико-математического профиля.

8.Условия равновесия тела, имеющего ось вращения, изучаются в основной школе. Следует ли вводит понятие момента силы в основной школе? Как это сделать?

9.Подберите иллюстративный материал, демонстрирующий присутствие простых механизмов в живой и неживой природе.

10.Опишите процесс организации исследовательской лабораторной работы «Исследование условия равновесия рычага». Перечислите УУД, сформированность которых позволяет проверить исследовательская лабораторная работа.

11.Составьте перечень типовых задач по статике, а также предложите алгоритмы решения таких задач для учащихся классов физико-математического профиля (средняя (полная) школа).

2.1.4.Импульс. Закон сохранения импульса

1.Как объяснить учащимся, характеристиками каких свойств или процессов являются импульс силы и импульс тела?

2.Подберите задачи, решение которых будет направленно на понимание учащимися векторного характера импульса как физической величины.

3.Составьте систему заданий с иллюстрациями по теме «Импульс тела».

4.Какое место занимают законы сохранения в физической науке? Какова их роль? Оцените образовательное и воспитательное значение изучения раздела «Законы сохранения в механике».

5.При изучении закона сохранения импульса вводят ряд новых физических понятий, усвоение которых очень важно.

Ктаким понятиям относятся: механическая система, замкнутая

23

Часть I

механическая система, внешние силы, консервативные силы. Составьте таблицу, в которой вы отразите суть этих понятий и их особенности. Подготовьте фрагмент урока, на котором вы будете проводить промежуточный контроль знаний с использованием этой таблицы.

6.В связи с тем, что закон сохранения импульсы выводится

сиспользованием второго и третьего законов Ньютона, учащиеся считают его следствием этих законов. Как пояснить учащимся ошибочность этой точки зрения и предотвратить ее?

7.Закон сохранения импульса применим к замкнутым системам. Реальные системы, с которыми мы имеем дело, – незамкнутые. Что и как нужно рассказать учащимся о возможности применения закона сохранения импульса при решении конкретных задач?

8.Первые задачи на ЗСИ целесообразно решить графически, так как это позволит продемонстрировать, что в законе идет речь о геометрической (векторной) сумме импульсов. Подготовьте подборку таких задач, особое внимание уделите задачам, условие и решение которых позволит вам осуществить межпредметные связи, например с химией.

9.Предложите сценарий урока решения задач при изучении закона сохранения импульса. Дайте обоснование выбора задач и предлагаемых форм проведения урока.

10.Предложите сценарий урока повторения и закрепления знаний по теме: «Закон сохранения импульса».

2.1.5.Работа и энергия. Закон сохранения энергии

1.Проследите методические подходы к введению понятий «энергия» и «работа» в учебниках различных авторов (например, под редакцией А. В. Перышкина, Н. С. Пурышевой, А. А. Фадеевой). Выделите последовательность и способ их введения.

2.Определите, какие знания, полученные учащимися в 7(8)- м классе (в зависимости от УМК) обучения, могут быть использованы при изучении темы «Механическая работа и энергия» в 9-м классе.

3.Предложите способы помочь обучающемуся осознать, что кинетическая энергия и импульс тела – разные физические величины.

24

Раздел 2

4.Подберите иллюстративный материал и вопросы (задачи) к нему, которые позволят проверить понимают ли обучающиеся, что:

–кинетическая энергия характеризует состояние движущегося тела;

–если тело испытывает действие потенциальных сил, то его состояние, кроме того, характеризуется потенциальной энергией;

–работа есть мера изменения кинетической энергии для любого вида сил и мера изменения потенциальной энергии – для потенциальных сил;

–существуют различные типы потенциальных сил, и каждому соответствует своя потенциальная энергии, а значит и своя расчетная формула.

5.Какое место занимают законы сохранения в физической науке? Оцените образовательное и мировоззренческое значение изучения законов сохранения в механике.

6.Выявите, какие понятия, общие для изучения законов сохранения импульса и энергии, должны быть усвоены учащимися в самом начале изучения темы? Предложите способы организации самостоятельной деятельности учащихся по изучению этих понятий.

7.Найдите в литературе по истории физики описание воззрений на закон сохранения материи и движения, а также энергии различных ученых. Подготовьте вопросы к этому тексту.

8.Проанализируйте ЦОР по физике: school-collection.edu.ru, www.it-n.ru, class-fizika.narod.ru с точки зрения предлагаемых

вних интерактивных моделей, позволяющих продемонстрировать ЗСЭ.

2.1.6.Механические колебания и волны

1.Опишите демонстрационный эксперимент к уроку «Свободные и механические колебания». Разработайте задание, при выполнении которого, учащимся будут нужны данные, полученные во время этого эксперимента, а результатом их деятельности станет получение математического выражения уравнения гармонических колебаний.

25

Часть I

2.Покажите, как в тексте расчетных и качественных задач рассматривается процесс энергетических превращений в колебательных системах, отметьте, как на какой закон необходимо обратить внимание учащихся.

3.Подготовьте презентацию на тему «Колебания в живой

инеживой природе» для урока изучение нового материала.

4.Подготовьте текст для проведения самостоятельной работы, позволяющей проверить умения учащихся решать задачи, условие которых сформулировано в виде графика.

5.Предложите систему демонстрационного учебного физического эксперимента по теме «Механические колебания и волны». Рассмотрите возможность включения в эту систему как натурного, так и компьютерного эксперимента.

6.Составьте структурно-логическую схему по теме «Механические волны».

7.Проанализируйте различные УМК для основной и средней (полной) школы с точки зрения определения места изучения темы «Механические волны».

8.Рассмотрите возможность реализации межпредметных связей физики и биологии при изучении темы «Звуковые волны».

9.Предложите различные подходы к классификации видов волн, какие основания для классификации вы выделили? Предложите сценарий урока, на котором вы предполагаете изучить с учащимися эти классификации.

2.2.Молекулярная физика

1.Гр. Молекулярная физика и термодинамика занимают разное место в учебниках физики разных авторов. Проследите последовательность рассмотрения вопросов молекулярной физики и термодинамики в учебниках для основной и средней (полной) школы. Представьте результаты анализа в виде таблицы или структурно-логической схемы.

2.Как вам известно, существуют два метода изучения теп-

ловых явлений: термодинамический (феноменологический) и статистический (с точки зрения строения вещества). Академику М. А. Леонтовичу принадлежит следующее высказывание: «Традиционное изложение феноменологической и статистической термодинамики в настоящее время не может быть оправдано

26

Раздел 2

ни общими принципиальными соображениями, ни областями их применений. Однако при преподавании провести единое изложение термодинамики, без разделения на феноменологическую и статистическую части, очень трудно». (М. А. Леонтович. Введение в термодинамику. – М. – Л. : Гостехиздат, 1952. – С. 5). Проследите, насколько полно реализован этот подход в школьных учебниках.

3.Федеральный государственный образовательный стандарт общего среднего образования задает требования к результатам освоения учащимися основной образовательной программы. Однако в них отсутствует ядро содержания образования; лишь

всамом общем виде описательно представлен круг явлений, понятий, которые должны быть изучены. Используя авторские программы и учебники физики, выделите систему понятий и законов молекулярной физики и термодинамики, которые должны быть изучены учащимися в основной школе. Отметьте те понятия, которые изучаются только в основной школе.

4.Используя авторские программы и учебники физики, выделите систему понятий и законов молекулярной физики и термодинамики, которые должны быть изучены учащимися в средней (полной) школе. Отметьте те понятия и законы, которые изучаются как в основной, так и в средней (полной) школе.

5.Как вам хорошо известно, одной из задач обучения физике является задача политехнического образования учащихся. Существует целый ряд методов и средств решения этой задачи. Одно из них – включение в содержание курса физики прикладного материала, иллюстрирующего применение физических законов в технике. Составьте список технических объектов и технологий, в которых используются знания молекулярной физики

итермодинамики и которые следует изучать в основной и средней (полной) школе.

6.Гр. Согласно Федеральному государственному образовательному стандарту общего среднего образования одним из требований к результатам освоения основной образовательной программы является достижение учащимися личностных результатов. Какой вклад в личностные результаты обучения может внести изучение молекулярной физики и термодинамики

восновной и средней (полной) школе?

7.Изучение физики в 7-м классе в соответствии с учебником А. В. Перышкина начинается с молекулярно-кинетической тео-

27

Часть I

рии строения вещества. Как вы думаете, почему? В чем достоинства и недостатки такого подхода?

8.В основание физической теории входят экспериментальные факты. Существует класс экспериментов, послуживших толчком к созданию новой теории или подтвердивших справедливость теории. Такие эксперименты называются фундаментальными. Какие эксперименты, с вашей точки зрения, являются фундаментальными для становления молекулярнокинетической теории строения вещества и термодинамики?

Скакими из них следует знакомить учащихся основной школы, а какие следует изучать только в средней (полной школе)? Результаты работы представьте в виде таблицы.

9.В ядро физической теории входят физические постоянные. Эти величины имеют либо очень большие (число молекул в единице объема), либо очень малые значения (масса молекул). Возникает задача формирования представлений учащихся о порядке значений этих величин. Предложите методику решения этой задачи. Вторая задача – запись значения этих величин. Учащиеся с трудом приобретают умение записывать число в стандартной форме. Подумайте, как решить эту задачу. Для этого, прежде всего, выясните, когда и как формируется это умение в курсе математики. Какие возможны способы определения значений рассматриваемых физических постоянных? Предложите способы, наиболее интересные и доступные учащимся.

10.В механике используют понятие средней скорости, характеризуя механическое движение, описывая движение молекул, также употребляют понятие средней скорости. Каково, по вашему мнению, различие между этими понятиями?

11.Одной из задач обучения физике является задача формирования статистических представлений учащихся. Возникает ряд вопросов, которые заслуживают обсуждения, и ответ на которые не однозначен. Следует ли формировать первоначальные статистические представления учащихся в основной школе? Если следует, то, как это делать и что конкретно должны узнать и понять учащиеся о статистических закономерностях? Нужно ли в основной школе знакомить учащихся с распределением молекул по скоростям? Какую подготовку по теории вероятности и математической статистике получают учащиеся в курсе математики, какие статистические представления формируются

28

Раздел 2

уучащихся при изучении молекулярной физики в средней (полной) школе? Для ответа на эти вопросы используйте учебники

иметодические пособия.

12.Понятие внутренней энергии начинает формироваться

уучащихся в основной школе и развивается в старшей школе. Выделите этапы формирования понятия внутренней энергии, показав при этом единство термодинамического и статистического подходов. Представьте результат работы в виде таблицы или структурно-логической схемы.

13.Разработайте план-конспект урока изучения нового материала по теме «Удельная теплоемкость вещества». В плане предусмотрите и опишите демонстрационный эксперимент и работу учащихся с таблицей значений удельной теплоемкости вещества.

14.Учащиеся испытывают трудности в усвоении понятий термодинамическая система, состояние термодинамической системы, тепловое равновесие. Подберите упражнения, которые позволят обеспечить понимание учащимися разницу между:

а) термодинамической и механической системой, б) состоянием системы и процессом, в) уравнением состояния и уравнением процесса,

г) тепловым и механическим равновесием.

15.Одним из самых сложных понятий термодинамики является понятие температуры. В процессе обучения оно начинает формироваться еще в начальной школе в курсе «Окружающий мир». Проследите по учебникам этапы формирования у учащихся понятия температуры. Как реализованы термодинамический

истатистический подходы к рассмотрению физического смысла понятия температуры в основной и средней (полной) школе? Результаты работы представьте в виде таблицы.

16.Какой подход к введению понятия абсолютной температуры принят в учебниках. Насколько этот подход соответствует принятому в науке определению понятия абсолютной температуры?

17.Формируя у учащихся понятие физической величины, как вы знаете, следует дать определение понятия, условное обозначение величины, единицы величины, способ измерения и прочее. Соответственно, необходимо научить учащихся измерять эту величину. Где и как формируются у учащихся умение измерять температуру, знание правил использования термометра?

29

Часть I

18.Газовые законы можно изучать индуктивно, используя при этом эксперимент как основу получения новых знаний. Этот подход был принят в учебнике А. В. Перышкина. В существующих

внастоящее время учебниках принят дедуктивный подход, в соответствии с которым газовые законы выводят из уравнения состояния идеального газа, а затем подтверждают экспериментально. Сравните эти подходы, отметив достоинства и недостатки каждого из них, а также область их применимости. Результаты выполнения задания представьте в виде структурно-логической схемы.

19.Одной из задач обучения физике является задача формирования у учащихся обобщенных способов деятельности. Решению этой задачи способствуют единые планы изучения понятий, законов, технических устройств и т.п. Разработайте единый план изучения газовых законов.

20.Гр. Учащиеся классов физико-математического профиля должны уметь выводить основное уравнение молекулярнокинетической теории идеального газа. В литературе описаны различные подходы, использованы для этого вывода. Сравните их, дайте свою оценку и выберите тот, который, с вашей точки зрения, является наиболее целесообразным, или предложите свой вариант.

21.Гр. Уравнение состояния газа, газовые законы применимы к модели идеального газа. На примере этой модели выделите основные этапы построения модели объекта. Предложите методику формирования представлений учащихся о моделях и моделировании. В каком классе целесообразно начинать эту работу? Является ли, с вашей точки зрения, понятие модели метапредметным понятием? Используются ли модели в гуманитарной сфере? При построении моделей в естествознании мы говорим о границах их применимости. Приведите примеры моделей, используемых в гуманитарных науках, и укажите границы их применимости.

22.Ядро термодинамики составляют четыре закона (начала). Вспомните их формулировки. Каково значение законов термодинамики в развитии физической науки? Какие законы термодинамики изучаются в основной школе, а какие в средней (полной) школе в классах разных профилей? Какие исторические сведения целесообразно сообщить учащимся при изучении законов термодинамики?

30