Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Психодидактика. Ч.7. Системно-логический подход к обучению и усвоению знаний по физике в средней школе. Учебно-методическое пособие
.pdf
В международной системе единиц за единицу сопротивления
Омом
А
В
I
U
R
принято сопротивление такого проводника, к которому для создания тока 1 А требуется приложить напряжение 1 В.
Получим наименование и обозначение единицы сопротивления в
СИ.
.
Таким образом, 1 Ом – это сопротивление такого проводника, в
котором течѐт ток 1 ампер при напряжении 1 вольт.
Выполнение такой логической схемы не требует затрат дополнительного времени. В неѐ входят те же рисунки и записи, которые делаются на доске при традиционной форме обучения, только они сведены в систему, упорядочены и дают значительное сокращение времени
на изучение данных понятий.
61
3.2. Логическая схема по теме «Ток в полупроводниках»
В основу использования текстовографических схем положен
принцип: любой сложный вопрос можно сделать доступным для
понимания учащихся, если преобразовать его структуру в соответствии с логикой мышления и структурой научной теории. Рас-
смотрим пример такой схемы по теме «Ток в полупроводниках»
(см. с. 63).
Тема «Полупроводники» представляет для учащихся большую
трудность. Данная схема позволяет легко понять основные положения
теории полупроводников и их применение в технике. Кроме того, она
даѐт целостное представление о данном фрагменте содержания образования и позволяет легко составить полный рассказ без специального
запоминания основных научных фактов. Запоминание происходит автоматически благодаря наличию графического представления всех
основных положений теории и практики полупроводников. Запоминать эту схему не надо. Еѐ надо пользоваться при составлении рассказа
по теме.
Подробно вопрос изложен в учебном пособии А.Н. Крутского [10,
с. 111–114].
Рассказ может быть примерно следующим.
1. В природе существуют материалы, которые хорошо проводят
электрический ток. Их называют проводники, например, железо, медь,
свинец и другие. Есть материалы, которые практически не проводят
ток, например, стекло, резина, фарфор. Их называют изоляторы. Имеются также материалы, которые ток проводят, но очень плохо. Их
раньше считали «материалами бесполезными для электротехники».
Сюда можно отнести – кремний, сурьму, индий и др.
2. Полупроводники имеют особенность по сравнению с провод-
никами. При нагревании проводника его сопротивление растет, а у
полупроводника, наоборот, падает.
3. У полупроводников различают два вида проводимости: элек-
тронную и дырочную.
62
1. Fe, Cu, Al – проводники.
Стекло, резина, фарфор – изоляторы.
Si, Sb, In
– полупроводники.
2. Особенности полупроводников:
T
R
I
.
3.
4. Механизм собственной проводимости.
5. Примесная проводимость.
6. Контакт полупроводников p и n типа.
Односторонняя проводимость
p-n – переход
7. Применение.
1) диод; 2) триод (транзстор);
3) термистор; 4) тиристор;
5) фотодиод; 6) светодиод.
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
In
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si – 4-х
валентный
In – 3-х
валентный
Si – 4-х
валентный
As – 5-ти
валентный
Донорная
Акцепторная
n
Si
As
●
●
n
дырка
Si – 4-х
валентный.
Ковалентная
связь
n
n
p
I 0
I 0
n
p
Логическая схема по теме «Ток в полупроводниках»
Собственная проводимость
электронная
дырочная
n
p
63
4. Собственная проводимость – это проводимость чистого полу-
проводника. Рассмотрим ее на примере четырехвалентного кремния.
Атомы кремния образуют ковалентную, или парноэлектронную связь,
когда в каждый момент времени каждый ион кремния имеет на внешней орбите четыре электрона, но они не являются достоянием только
лишь данного атома. Происходит обмен валентными электронами с
соседними атомами. Такая связь у каждого атома осуществляется с
четырьмя соседними атомами. Ковалентная связь прочная, и в холодном состоянии полупроводники имеют мало свободных электронов.
При нагревании число свободных электронов увеличивается и проводимость возрастает. Причем, собственная проводимость бывает двух
типов: электронная и дырочная. На месте ушедшего электрона образуется «вакантное место» – дырка. Дырка может быть занята другим
электроном. Под действием приложенного напряжения электроны и
дырки движутся в противоположные стороны.
5. Проводимость полупроводника может быть повышена добавле-
нием в него примеси другого полупроводника. Примеси могут быть
донорные и акцепторные. Если в полупроводник добавить примесь
другого полупроводника валентностью выше, например, в четырехвалентный кремний внести атомы пятивалентоного мышьяка, то один из
валентных электронов атома мышьяка не будет участвовать в ковалентных связях с атомами кремния, и легко становиться свободным.
Такая смесь будет иметь электронную проводимость или проводимость типа «n». Таким образом, донорная примесь образует полупроводник n-типа, полупроводник с электронной проводимостью. Если же
в полупроводник добавить примесь валентностью ниже, например, в
кремний внести атомы трехвалентного индия, то для образования ковалентных связей с атомами кремния не будет хватать одного электрона. Образуется «дырка». Полупроводник получил название p-типа или
с «дырочной проводимостью». Такая примесь называется акцепторной.
6. Замечательным свойством обладает контакт двух полупроводников с различным типом проводимости. На границе их соприкосновения происходит взаимная диффузия носителей. Дырки диффундируют в полупроводник типа «n», а электроны – в полупроводник типа
«p». Образуется как бы двойной заряженный слой. Если к полупроводнику типа «n» приложить отрицательное напряжение, а к полупроводнику типа «p» положительное, то по цепи пойдет ток. Если полярность источника сменить, то тока не будет. Таким образом, контакт
64
двух полупроводников с различным типом проводимости обладает
односторонней проводимостью.
7. Практическое применение полупроводников:
1) система полупроводников с односторонней проводимостью получила название «диод». Он применяется для выпрямления переменного тока. Например, все бытовые радиоустановки – приемники, телевизоры, магнитофоны – включаются в цепь напряжением 220 В. Но все
их внутренние цепи питаются постоянными токами различного напряжения. Выпрямляется переменный ток в современной аппаратуре с
помощью полупроводниковых диодов;
2) триод (транзистор) – это трехслойный полупроводниковый
прибор. Между полупроводниками типа «p» располагается слой полупроводников типа «n» (или наоборот). Подавая на этот слой, называемый базой, небольшое напряжение, можно управлять большим током,
идущим через транзистор. Транзистор чаще всего применяется для
усиления мощности электрического сигнала и генерирования электрических колебаний;
3) термисторы – это приборы, сопротивление которых сильно зависит от температуры. Они используются в электрических термометрах для дистанционного измерения температуры, противопожарной
сигнализации и др.;
4) фотодиоды – это полупроводниковые приборы, сопротивление
которых зависит от освещѐнности;
5) светодиоды – это приборы, которые испускают свет при прохождении по ним тока (см. логическую схему с. 63).
65
Выводы
1. Системно-логический подход реализует в достаточной степени
ряд принципов дидактики: научности, системности, доступности,
наглядности, прочности.
2. Системно-логический подход позволяет выполнить ряд психологических требований к процессу обучения:
повышает степень понимания учебного материала;
способствует более продуктивному его запоминанию;
стимулирует и активизирует познавательную деятельность;
способствует развитию речи в процессе составления рассказа
по логической схеме.
3. В данном пособии изложены некоторые примеры системнологического подхода. Однако, изучив все подходы блока системного
усвоения знаний, следует применять по возможности дискретный, системно-функциональный, системно-структурный и системнологический подходы комплексно к каждой теме курса физики.
4. Мы относимся отрицательно к идее запоминания структурных
и логических схем. Их «воспроизведение на оценку за ограниченное
время» не имеет психологического смысла. Эта та же зубрѐжка, только
перенесѐнная в другую плоскость. Схемы нужны не для запоминания и
воспроизведения. Они служат средством активизации аналитическосинтетической деятельности творческого процесса мышления при изучении материала физической (и любой другой) теории и ориентировочной основой при составлении рассказа. Схемами следует разрешать
пользоваться при ответах и контрольных работах, ибо любой контроль
знаний носит, прежде всего, обучающую функцию.
5. Системно-логический подход (также, как и все другие подходы
блока системного усвоения знаний психодидактики) не приводит к
какому-либо увеличению затрат времени на изучение материала. На
доске и в тетради ученика выполняются те же необходимые записи,
которые делаются и при традиционных способах изучения материала.
Напротив, он приводит к интенсификации обучения за счѐт создания
интереса и дополнительных возможностей рациональных методов
экономного усвоения знаний.
66
Методические указания по применению пособия
1. Пособие предназначено для сопровождения курса «Психодидак-
тика обучения и усвоения знаний».
2. Пособие может быть использовано:
– для обучения студентов института физико-математического обра-
зования в процессе реализации спецкурса «Психодидактические технологии системного усвоения знаний» в седьмом семестре четвѐртого
курса перед выходом на практику;
– для обучения магистрантов специальности «методика обучения
физике» на первом курсе при изучении темы «Психодидактические
технологии обучения и усвоения знаний»;
– там же при изучении темы «Дискретный, системнофункциональный и системно-структурный подход к обучению и усвоению знаний по физике»;
– для работы на курсах по повышению квалификации учителей физики.
67
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Что называется системно-логическим подходом к усвоению зна-
ний?
2. Какой принцип положен в основу деятельности по системно-
логическому подходу?
3. Какие виды логических схем могут быть применены в процессе
реализации системно-логического подхода?
4. В каких случаях целесообразно применять логические схемы ма-
тематических выводов?
5. В каких случаях целесообразно применять интегративные логиче-
ские схемы?
6. В каких случаях целесообразно применять текстово-графические
логические схемы.
7. Какие темы вы можете предложить для преобразования их к изу-
чению методами системно-логического подхода?
8. В качестве контрольной работы выберите одну из тем физики и
преобразуйте ее содержание в соответствии с идеями системнологического подхода.
68
Библиографический список
1. Бедарев, Н.В. Опорные конспекты по физике. 7 класс / Н.В. Беда-
рев. – Барнаул, 1993. – 38 с.
2. Волковысский, Р.Ю. Организация дифференцированной работы
учащихся при обучении физике / Р.Ю. Волковысский. – Москва :
Просвещение, 1993. – 175 с.
3. ГОСТ 16-263. Метрология. Термины и определения.
4. ГОСТ 8.417–81 (СТ СЭВ 1052–78) «ГСИ. Единицы физических
величин».
5. Гребенюк, М.К. Методические рекомендации учителям относи-
тельно оптимизации учебного процесса при проведении физики /
М.К. Гребенюк. – Ужгород, 1980.
6. Калбергенов, Г.Е. Физика (в таблицах и схемах) / Г.Е. Калберге-
нов. – Москва : Лист, 1996. – 112 с.
7. Касьянов, В.А. Физика. Класс 11 / В.А. Касьянов. – Москва : Дро-
фа, 2004. – 416 с.
8. Косихина, О.С. Психодидактика. Часть 5.1. Системно-
структурный подход к усвоению знаний. На материале физики
9 класса / О.С. Косихина, А.Н. Крутский. – Барнаул : Изд-во
БГПУ, 2003. – 230 с.
9. Крутский, А.Н. Психодидактика. Часть 1. Теоретические основы
психодидактики. Проблемное обучение / А.Н. Крутский. – Новосибирск ; Барнаул, 1994. – 75 с.
10. Крутский, А.Н. Психодидактика физики. Часть 5.2. Системно-
структурный подход к усвоению знаний. На материале физики
10 класса : учебное пособие / А.Н. Крутский. – Барнаул, 1994. –
128 с.
11. Крутский, А.Н. Ток, заряд, напряжение, сопротивление в курсе
физики основной и полной средней школы : учебно-методическое
пособие / А.Н. Крутский. – Барнаул : БГПУ, 2005. – 40 с.
12. Крутский, А.Н. Психодидактика. Часть 5.3. Системно-
структурный подход к усвоению знаний. На материале физики
11 класса / А.Н. Крутский, О.В. Аржанникова. – Новосибирск ;
Барнаул : Изд-во БГПУ, 1998. – 165 с.
13. Куперштейн, Ю.С. Физика. Опорные конспекты и дифференциро-
ванные задачи. 9 класс / Ю.С. Куперштейн, А.Е. Марон. – СанктПетербург, 1994. – 50 с.
14. Куперштейн, Ю.С. Физика. Опорные конспекты и дифференциро-
ванные задачи. 10, 11 класс / Ю.С. Куперштейн, А.Е. Марон. –
Псков, 1994. – 55 с.
69
15. Луппов, Г.Д. Молекулярная физика и электродинамика в опорных
конспектах и тестах / Г.Д. Луппов. – Москва : Просвещение, 1992.
– 256 с.
16. Методические указания. Внедрение и применение СТ СЭВ 1052–
78. «Метрология. Единицы физических величин». РД 50–160–79. –
Москва : Издательство стандартов, 1979.
17. Мякишев, Г.Я. Физика 10 / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. –
Москва : Просвещение, 1994. – 224 с.
18. О единицах физических величин // Физика в школе. – 1983. – № 2.
– С. 60–73.
19. Стоцкий, Л.Р. Применение единиц физических величин в школе /
Л.Р. Стоцкий // Физика в школе. – 1979. – № 6. – С. 67–69.
20. Тульчинская, Г.М. Физика в таблицах, граф-схемах, диаграммах /
Г.М. Тульчинская, Р.С. Левина. – Калуга, 1994. – 236 с.
21. Шаповалов, А.А. Кодотранспоранты по курсу физики 10 класса:
содержание и использование в учебном процессе / А.А. Шаповалов. – Барнаул, 1991. – 51 с.
22. Шаповалов, А.А. Молекулярная физика. Электромагнетизм /
А.А. Шаповалов. – Барнаул, 1992. – 92 с.
23. Шаталов, В.Ф. Опорные конспекты по кинематике и динамике /
В.Ф. Шаталов, В.М. Шейман, А.М. Хаит. – Москва : Просвещение,
1989. – 143 с.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]