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

Раздел 2

23.Гр. Разработайте план-конспект уроков по темам:

–«Закон сохранения и превращения энергии в тепловых и механических процессах» (основная школа);

–«Первый закон термодинамики» (средняя (полная) школа);

–«Второй закон термодинамики» (средняя (полная) школа).

24.Важнейшим применением термодинамики являются тепловые двигатели. Сравните содержание темы «Тепловые двигатели» в основной и средней (полной) школе. Как вы объясните учащимся основной и средней (полной) школы необходимость холодильника в тепловом двигателе? И в основной и в средней

(полной) школе изучаются двигатель внутреннего сгорания и паровая турбина. Как расширяются в старшей школе знания об этих двигателях, полученные в основной школе?

25.Определите этапы изучения цикла Карно. Как доказать, что этот цикл идеальный и что наибольший КПД получают при осуществлении цикла путем изотермических и адиабатных процессов?

26.В соответствии с большинством авторских программ тема агрегатные превращения вещества изучаются только в основной школе. Правильно ли это? Какие понятия, характеризующие агрегатные превращения вещества, должны быть сформированы у учащихся? Как полученные в основной знания учащихся об агрегатных превращениях вещества и умения их применять должны развиваться в средней (полной) школе?

27.Подумайте, как организовать работу учащихся по сравнению агрегатных превращений «газ – жидкость» и «жидкость – твердое тело». Предложите форму представления результатов этой работы.

28.При изучении основных положений молекулярно-ки- нетической теории строения вещества в средней (полной) школе учащиеся анализируют график зависимости силы и потенциальной энергии взаимодействия молекул. Предложите методику анализа этих графиков. Выделите основные положения, на которые следует обратить внимание учащихся. Что учащимся известно о потенциальной энергии взаимодействия атомов в молекуле из курса химии? Какой термин употребляется в химии для этого понятия?

29.Рассмотрение агрегатных превращений вещества требует анализа процессов с точки зрения строения вещества. Как

31

Часть I

понятие потенциальной энергии взаимодействия молекул может быть использовано для объяснения различия в агрегатных состояниях вещества?

30. Гр. Разработайте планы-конспекты уроков по темам: а) «Парообразование. Испарение» (основная школа), б) «Кипение» (основная школа), в) «Плавление и кристаллизация» (основная школа),

г) «Насыщенный и ненасыщенный пар. Влажность воздуха» (основная и средняя (полная) школа).

31.Сравните свойства жидкого и аморфного состояний вещества. Представьте в таблице их сходства и различия.

32.Какие особенности жидкого состояния изучаются в средней (полной) школе? В чем заключается энергетическая и силовая трактовки поверхностного натяжения жидкости?

33.Явления смачивания и капиллярности широко используются и наблюдаются в природе и в быту. Подберите соответствующие примеры, используя межпредметные связи с биологией.

34.При изучении молекулярной физики учащиеся знакомятся с моделями твердого тела: идеальный кристалл и реальный кристалл. Что должны знать учащиеся основной и средней (полной) школы о строении твердого тела? Как доказать учащимся, что строение твердого тела влияет на его свойства? Как влияют дефекты кристаллической решетки на свойства твердых тел?

35.В настоящее время наблюдается бурное развитие материаловедения. Созданы материалы, сочетающие свойства разных классов твердых тел: легкость, антикоррозийные свойства пластмассы и прочность, жесткость металлов, пластмассы и металлов. Это сплавы, композиционные материалы, железобетоны

ипрочее. Предложите темы сообщений учащихся о новых материалах.

36.В настоящее время бурное развитие получила нанотехнология. В связи с этим стоит задача знакомства учащихся со свойствами наночастиц и нанообъектов и с нанотехнологией. Предложите методику знакомства учащихся с нанотехнологией. Определите цели, место в курсе физики, дидактические единицы, средства наглядности.

37.Графические задачи занимают очень важное место в системе методов обучения. Особое значение графические задачи имеют для формирования осознанных знаний учащихся по теме

32

Раздел 2

«Газовые законы» и умений применять эти знания. Составьте систему графических задач по теме «Газовые законы». Какие универсальные учебные действия могут быть сформированы

уучащихся при решении графических задач?

38.Разработайте план-конспект урока решения графических задач по теме «Газовые законы».

39.Существуют различные приемы обучения учащихся решению вычислительных физических задач. В основе одного из них лежит теория алгоритмизации, в соответствии с которой составляется алгоритм решения задачи, выполнение которого приводит к получению ответа. Предложите алгоритм решения вычислительных задач по теме «Газовые законы».

40.К универсальным учебным действиям относятся умения учащихся работать с информацией, содержащейся в тексте. Подберите научно-популярные тексты, содержащие информацию о тепловых явлениях, для учащихся основной и средней (полной) школы. Составьте по 3–4 вопроса к каждому тексту.

41.Изучите электронные образовательные ресурсы по молекулярной физике и термодинамике. Составьте их перечень. Выберите из имеющихся ЭОР те, которые, с вашей точки зрения, целесообразно использовать.

42.Формированию системных и осознанных знаний учащихся способствует их обобщение. Предложите варианты обобщения знаний учащихся по темам «Первоначальные сведения о строении вещества» и «Тепловые явления» (основная школа)

ипо темам, входящим в раздел «Молекулярная физика» (средняя (полная) школа). Какие стержневые идеи могут быть приняты в качестве оснований для обобщения знаний?

43.Одним из компонентов системы учебного физического эксперимента является домашний эксперимент. Предложите домашние экспериментальные работы по теме «Первоначальные сведения о строении вещества». Составьте список универсальных учебных действий, которые могут быть сформированы

уучащихся при выполнении этих работ.

44.От учащихся основной школы можно услышать следующие высказывания: «Между молекулами вещества находится воздух»; «То, что молекулы движутся хаотически, означает, что это движение не подчиняется никаким законам»; «КПД теплового двигателя конструкторы стремятся приблизить к 100%».

33

Часть I

Подумайте, в чем причина этих ошибок. Что вы, как учитель, должны сделать, чтобы их не допустить или исправить.

45. Предложите алгоритм решения задач с использованием уравнения теплового баланса. Как выстроить первый урок обучения учащихся решению таких задач? Составьте систему задач на применение уравнения теплового баланса на заключительном этапе обучения их решению учащихся основной школы и средней (полной) школы.

2.3. Электродинамика

2.3.1.Электростатика

1.Современный курс физики имеет практически концентрическую структуру, в связи с этим электрические явления изучаются как в основной, так и в средней (полной) школе. Проанализируйте содержание нескольких УМК по физике (для основной и средней (полной) школы), выявите основные понятия электростатики, подлежащие изучению в основной и в средней (полной) школе. В чем вы видите разницу во введении одних

итех же понятий на разных ступенях обучения (рассмотрите 2–3 примера)?

2.Проанализируйте программы и учебники курса физики средней (полной) школы, выявите основные понятия и принципы, вокруг которых группируется учебный материал раздела «Электродинамика». Какие рассмотренные в курсе физики основной школы идеи получают свое развитие? В чем это выражается?

3.Проанализируйте преемственность формирования представлений учащихся об электрическом заряде в основной и средней (полной) школе. Предложите вопросы для проверки усвоения учащимися связи электрического заряда с материальным объектом, закона сохранения заряда, дискретности заряда.

4.Что такое электрический заряд: свойство, объект, обладающий данными свойством, или физическая величина?

5.Какими свойствами обладает точечный заряд, и каких свойств у него нет?

6.Проанализируйте преемственность формирования представлений учащихся об электрическом поле в курсе физики основной и средней (полной) школы. Предложите последователь-

34

Раздел 2

ность введения основных характеристик электрического поля в основной и средней (полной) школе. Покажите развитие знаний учащихся о них при переходе на следующий уровень обучения.

7. Охарактеризуйте значение изучения электростатики

вкурсе физики средней (полной) школы.

8.Охарактеризуйте место и значение закона Кулона в физической науке; какова роль изучения этого закона в обучении учащихся основам электродинамики.

9.Сравните гравитационное и электромагнитное взаимодействия, выделив признаки для сравнения. Предложите способы применения результатов этого сравнения в начале изучения электродинамики и на этапе систематизации и обобщения материала по электродинамики.

10.Какие модели и аналогии можно использовать при формировании знаний учащихся о законе Кулона? Оцените достоинства и недостатки применения аналогии гравитационных

иэлектромагнитных явлений при изучении закона Кулона.

11.Сформулируйте границы применимости закона Кулона

ипредложите методы формирования представлений учащихся о них.

12.Какой демонстрационный эксперимент может быть использован при изучении закона Кулона? Проанализируйте различные компьютерные модели, иллюстрирующие закон Кулона.

13.Как в школьном курсе физики отражены концепции дальнодействия и близкодействия? Предложите различные варианты изучения этих концепций при обучении физике в средней (полной) школе.

14.Как бы вы реагировали на следующее утверждение учащегося: «Линия напряженности электрического поля – это линия, вдоль которой движется в поле положительный электрический заряд?»

15.Как развиваются энергетические представления учащихся при изучении электростатики?

16.Предложите тему обобщающего урока по электростатике. Предложите различные варианты места данного урока

вразделе «Электродинамика». Предложите варианты содержания и структуры учебного материала к уроку, а также методы

исредства обучения, которые целесообразно применять на таком уроке.

35

Часть I

2.3.2.Постоянный электрический ток

1.Какие представления об электрическом токе (условия его существования, свойства, характеристики и прочее) формируются в основной школе? Как соблюдается преемственность

вформировании этих представлений в средней (полной) школе (покажите на конкретных примерах).

2.Выявите методические подходы (последовательность, способы введения и прочее) к введению понятий силы тока, напряжения и сопротивления в различных УМК по физике для основной школы.

3.Разработайте сценарий урока по изучению закона Ома для полной цепи. Какой эксперимент целесообразно провести на таком уроке? Можно ли на таком уроке создать проблемную ситуацию? Приведите пример такой ситуации.

4.Выделите основные этапы процесса формирования знаний учащихся о понятии сопротивления в курсе физики основной и средней (полной) школы. Какого содержание этого понятия на каждом из этапов.

5.Какой вклад в формирование представлений учащихся об электромагнитном взаимодействии вносит изучение зависимости силы тока в проводнике от напряжения на концах проводника и сопротивления проводника.

6.Можно ли говорить об энергии электрического тока, ведь энергией обладают материальные объекты, а электрический ток – это процесс?

7.Каквыобъяснитеучащимсято,чтосоотношениеI=U/Rназывают законом, несмотря на то, что оно выполняется не всегда?

8.Что представляет собой гидродинамическая аналогия электрического тока? Предложите способы применения этой аналогии при изучении физики в основной и средней (полной) школе. Укажите достоинства и недостатки применения данной аналогии при изучении законов постоянного тока.

9.Предложите подходы к изучению границ применимости законов постоянного тока в основной и средней (полной) школе.

10.Рассмотрите существующие компьютерные модели, иллюстрирующие выполнение законов постоянного тока, оцените целесообразность их применения в учебном процессе, предложите варианты модернизации этих моделей.

36

Раздел 2

11.Оцените достоинства и недостатки применения аналоговых и цифровых измерительных приборов в демонстрационном эксперименте по изучению законов постоянного тока в основной

исредней (полной) школе.

12.Предложите системы демонстрационного и лабораторного эксперимента по изучению законов постоянного тока в основной и средней (полной) школе с использованием цифрового

ианалогового оборудовании. Как такие системы могут способствовать формированию представлений учащихся о границах применимости законов постоянного тока.

13.Предложите систему графических задач о постоянном электрическом токе для основной и средней (полной) школы. Раскройте особенности использования графических задач при изучении законов постоянного тока в основной и средней (полной) школе.

14.Проанализируйте разные УМК по физике для основной

исредней (полной) школы, с точки зрения формирования знаний учащихся об электродвижущей силе и внутреннем сопротивлении источника тока.

15.Разработайте фрагменты уроков по изучению закона Ома для однородного участка цепи с применением теоретического и экспериментального выводов этого закона.

2.3.3.Электрический ток в различных средах

1.Оцените познавательное и политехническое значение изучения электрического тока в различных средах в курсах физики основной и средней (полной) школы.

2.Предложите структурно-логическую схему изучения электрического тока в различных средах в средней (полной) школе, отражающую логические взаимосвязи элементов знаний.

3.Предложите единый план, по которому целесообразно было бы изучать электрический ток в каждой из сред, и на этой основе составьте таблицу, систематизирующую и обобщающую знания учащихся по этой теме.

4.Какова роль изучения классической электронной теории

восновной школе, как развиваются знания учащихся об этой теории в курсе физики средней (полной) школы?

5.Какие экспериментальные основы классической электронной теории нашли отражение в УМК по физике для средней

37

Часть I

(полной) школы (рассмотрите не менее 3-х УМК для базового и профильного уровней)? Предложите методику их изучения. Какие классические эксперименты, не отраженные в учебниках, целесообразно рассмотреть с учащимися? На каком этапе обучения, на каком уроке это можно сделать?

6.Что представляет собой модель электронного газа, с которой вы знакомите учащихся? Опишите основные этапы работы с этой моделью. Сравните эту модель с моделью идеального газа.

7.Какие идеализированные модели целесообразно рассматривать с учащимися при изучении электрического тока в металлах, растворах и расплавах электролитов, в газе и в вакууме,

вполупроводниках?

8.Разработайте фрагмент урока по изучению проводимости металлов и основных закономерностях электрического тока

вметалле на основе электронной теории.

9. Проанализируйте существующие видеофрагменты

иэлектронные образовательные ресурсы по теме «Электрический ток в различных средах». Предложите систему натурного, видео и цифрового эксперимента по теме.

10.Сравните подходы к изучению закона электролиза Фарадея, реализованные в различных УМК по физике для средней (полной) школы. В чем их различие? Какой подход вам представляется наиболее целесообразным для базового, а какой для профильного уровня и почему?

11.Обоснуйте с различных позиций целесообразность включения в курс физики вопросов, связанных с физикой плазмы.

12.Как бы вы смогли убедить учащихся в существовании

идвижении носителей электрического тока (электронах, ионах), недоступных непосредственному наблюдению?

13.Какие пары противоположных процессов происходят в чистых полупроводниках, в растворах электролитов, в газах? Как можно обсуждать этот вопрос с учащимися при изучении электрического тока в различных средах?

14.Можно ли вывести закон электролиза из других более общих законов или он является фундаментальным законом и как следствие не может быть получен?

15.Как вы ответите учащемуся, если он спросит: «Вакуум – это материальный объект или нет?»

38

Раздел 2

16.В чем, на ваш взгляд, состоит условность выражения «Электрический ток в вакууме»?

17.В чем состоит условность выражения «Плазма – четвертое состояние вещества»?

2.3.4.Магнитное поле

1.Предложите структурно-логические схемы изучения магнитного поля в основной и средней (полной) школе.

2.Как развиваются знания учащихся о магнитном поле от основной к средней (полной) школе?

3.Магнитное поле существует вокруг постоянных магнитов

ипроводников с постоянным электрическим током. С чего целесообразно начинать изучение магнитных явлений и закономерностей, которым они подчиняются?

4.Как сформировать представления учащихся о причинах магнитных явлений?

5.Можно ли наблюдать линии индукции магнитного поля? Являются ли эти линии материальным объектом?

6.Какие способы введения понятия вектора магнитной индукции магнитного поля вам известны? Какой из этих способов целесообразно применять в основной и средней (полной) школе на базовом и профильном уровнях и почему?

7.Разработайте фрагменты уроков по введению понятия вектора магнитной индукции магнитного поля различными способами для разных этапов и уровней изучения физики.

8.Как вы ответите учащемуся, если он на уроке о силе Ампера спросит вас: «К чему приложена и как направлена сила, действующая со стороны проводника с электрическим током, находящегося в магнитном поле по третьему закону Ньютона»?

9.Какая последовательность изучения силы Ампера и силы Лоренца является целесообразной и почему?

10.Предложите систематизирующую и обобщающую таблицу сравнения электрических и магнитных свойств вещества.

11.Разработайте сценарий урока обобщения и систематизации знаний учащихся о магнитных свойствах вещества.

12.Какой способ введения понятия вектора магнитной индукции магнитного поля следует выбрать для достижения цели… (установите соответствие).

39

Часть I

азатем микроявления

13.Составьте системы задач-рисунков по изучению магнитного поля в основной и средней (полной) школе (базовый и профильный уровни).

14.Проанализируйте различные электронные образовательные ресурсы, которые могут быть использованы при изучении магнитного поля. Оцените целесообразность их использования в учебном процессе.

15.Разработайте фрагменты уроков с применением электронных образовательных ресурсов по теме «Магнитное поле».

2.3.5.Электромагнитная индукция

1.Какое значение имеет изучение электромагнитной индукции в основной и средней (полной) школе?

2.Какое значение имеет изучение электромагнитной индукции для формирования знаний учащихся об электромагнитном поле как виде материи?

3.Одним из самых сложных и имеющих большое мировоззренческое и политехническое значение понятий школьного курса физики является понятие электромагнитного поля. Предложите способы введения этого понятия при изучении темы «Электромагнитная индукция».

4.Какое значение сыграло открытие явления электромагнитной индукции в создании теории электромагнитного поля Максвеллом? Предложите способы обсуждения этого вопроса

сучащимися при изучении физики средней (полной) школе.

40