Организация самостоятельной работы учащихся при формировании умений решать задачи по физике при подготовке к успешной сдаче ЕГЭ по физике.
Фалина Екатерина Сергеевна
Учитель физики
Муниципальное казенное образовательное
учреждение Инзенская средняя
школа №3 имени Д.П.Ознобишина
г. Инза. Ульяновская область.
В привитии умения самостоятельно решать задачи, мыслить и применять полученные знания важную роль играет систематическая организация самостоятельной работы по решению физических задач.
Неумение самостоятельно решать задачи по физике является одной из причин, мешающей учащимся добиться лучших результатов в учебной деятельности по предмету. Привитие умения самостоятельно решать задачи – одна из наиболее трудных проблем, требующих постоянного внимания учителя. Приучать к самостоятельному решению задач нужно учащихся постепенно, начиная с выполнения отдельных несложных задач, затем переходя к выполнению более трудных операций, а уж потом к самостоятельному решению задач. Включение элементов самостоятельной работы по решению задач нужно осуществлять в последовательности, соответствующей постепенному нарастанию трудностей. Я в своей работе использую следующие этапы:
В начале процесса работы необходимо научить школьников самостоятельно анализировать содержание задач, ознакомить их с наиболее рациональными способами краткой записи содержания и способами их решения. Для этого нужно периодически вызывать учащихся к доске, предлагая им кратко записывать условие задачи, а затем путём коллективного обсуждения находить наиболее рациональные способы записи;
Следующий этап в привитии навыков самостоятельной работы по решению задач – выработка умения выполнять решение в общем виде и проверять правильность его, производя операции с наименованиями единиц измерения физических величин;
Важным элементом в подготовке к вполне самостоятельному решению задач по физике является выработка у учащихся умения производить приближённые вычисления;
После усвоения приёмов краткой записи условия задачи, а также приемов преобразования единиц измерения физических величин и действия с наименованиями можно включить в самостоятельную работу поиски путей решения задач;
Большой самостоятельности требует от учащихся отыскание наиболее рационального способа решения задачи. Поэтому полезно систематически предлагать им несколько вариантов решения одной и той же задачи с тем, чтобы они научились самостоятельно находить новые способы решения. Это особенно важно практиковать при решении сложных задач. При этом нужно иметь в виду, что решение одной и той же задачи несколькими способами служит одним из методов проверки правильности решения. Научить учащихся пользоваться этим методом очень важно.
Важным в данной работе является умение составления алгоритма решения задач по теме. Это достигается в случае длительного самостоятельного решения задач различных типов по конкретной теме.
После того как учащиеся освоят все виды работы, связанные с решением физических задач, можно предлагать им самостоятельно выполнять полное решение задачи, включая проверку и анализ полученных результатов.
Самостоятельная работа, на мой взгляд, должна иметь место на каждом уроке, посвящённом решению задач.
На различных видах уроков элементы самостоятельной работы мною вводятся по-разному.
На уроках объяснения нового материала в начале урока задачи обычно использую для проверки знаний учащихся и закрепления изученного материала, при этом чаще всего применяю следующие приёмы:
К доске вызываются 2-3 ученика, которые решают данные им задачи;
Несколько учеников решают задачи в тетрадях или на листочках;
Перед объяснением нового материала даю классу 10-12 минутную письменную работу.
Данные приёмы позволяют оперативно проверить знания учащихся, повышают их ответственность за свою работу, экономят время.
Задачи в начале урока я использую не слишком громоздкие. Большое внимание уделяю качественным задачам, позволяющим выяснить сущность физических явлений.
Задачи при закреплении нового материала обычно разбираю со всем классом, но очень часто предлагаю одну из задач на самостоятельное решение с последующей проверкой и выставлением оценки за выполненную работу.
Прежде чем начать решать задачи после изучения отдельных тем, я предлагаю учащимся специальные алгоритмы решения задач и обучаю их правильному использованию. Алгоритмы позволяют развивать у учащихся логическое мышление. Например, при изучении в 10 классе темы «Движение под действием нескольких сил», предлагаю следующий алгоритм:
Прочитать условие задачи, записать в дано величины, которые известны и, которые нужно найти;
На чертеже изобразить все силы, действующие на тело и вектор ускорения тела;
Правильно выбрать направление координатных осей;
Записать второй закон Ньютона в векторной форме;
Найти проекции векторов сил и ускорения на координатные оси, то есть записать второй закон Ньютона в скалярной форме;
Если нужно, то записать вспомогательные уравнения;
Выразить искомую величину;
Проверить её размерность и произвести её расчёт;
Оценить ответ на «глупость».
На уроке решения задач заранее, ещё при тематическом планировании, определяю цель урока: формирование понятий, закрепление и углубление изученного материала, привитие навыков. Проверка знаний учащихся и так далее. От этого во многом зависит подготовка учителя к уроку, определение его содержания и методов проведения. Важное значение имеет также подготовка к уроку учащихся, включая в данный процесс, прежде всего повторение или изучение ими теоретического материала. Этот материал в самом кратком виде полезно повторить с учащимися в начале урока или перед решением соответствующей задачи. На уроках по решению задач применяю в основном два вида организации работы класса: решение задач на доске учителем с привлечением учащихся или под его руководством учениками и самостоятельное решение учащимися задач в своих тетрадях. Первую форму занятий применяю преимущественно тогда, когда разбираю новые типы задач или необходимо дать учащимся новые сведения о методах решения, показать правильность оформления записей, системах единиц измерения физических величин и так далее, а вторую – главным образом для формирования практических умений и навыков, а также для контроля успеваемости учащихся. При решении задач на доске вызываю учащихся разных способностей в зависимости от степени сложности задачи. При этом нужно максимально активизировать познавательную деятельность всех учащихся, иначе большая часть урока превратится для них в пассивное слушание объяснений учителя и ответов вызванных к доске одноклассников. Для максимальной активизации познавательной деятельности всех учащихся на уроке использую следующие педагогические средства:
Постановка цели решения задач для того, чтобы показать учащимся важность и необходимость изучения данного материала. Следует указывать на важность тех или иных задач для изучения последующего учебного материала.
Выдвижение гипотезы или даже нескольких предположений с тем, чтобы заинтриговать учащихся и приучить их видеть в физических явлениях различные стороны. Предупредить привычку думать по готовому шаблону.
Использование занимательных задач. Общеизвестно, с каким интересом и энтузиазмом решают учащиеся на нестандартных уроках, на вечерах, физических викторинах и КВН. Никогда не следует забывать, что учащиеся – это дети, и поэтому, элемент игры и соревнования в разумных пределах полезен на уроках, особенно, в среднем звене;
Применение наглядных пособий и физических опытов. Для того чтобы учащиеся лучше поняли условие задачи или получили при её решении дополнительные сведения о физических явлениях и приборах, следует шире использовать эти средства. В одних случаях наглядные пособия (картины, макеты, коллекции и другое) и физические приборы могут быть вспомогательным средством, облегчающим понимание условия задачи, в других – является объектом изучения.
Правильное сочетание самостоятельной и коллективной работы в классе. Задачи учащиеся могут решить либо самостоятельно в тетрадях, либо коллективно с помощью учителя. В последнем случае решение обычно записывают на доске. При этом, несмотря на вопросы классу, активность мыслительной деятельности ряда учащихся может быть невысокой, если они недостаточно «прочувствовали» условие задачи или надеются списать готовое решение с доски. Поэтому, каждую задачу, как правило. Учащиеся должны с начала в течение нескольких минут обдумать и попытаться решить самостоятельно. Только затем следует разбирать решение задачи со всем классом. Готовые же решения принимать во внимание при выставлении оценки в конце урока, что будет стимулировать работу класса;
Составление задач учащимися. Составление задач самими учащимися – полезный педагогический совет. Для этого требую на уроках от учащихся не только исправлять и дополнять ответы одноклассников, но и задавать им вопросы и несложные задачи по определённым темам. Следующий шаг – составление учащимися в классе и дома задач на изученные физические формулы и закономерности. Такие задачи обязательно проверяю, а наиболее интересные из них решаем со всем классом. Наконец, по заданию учителя учащиеся с большей пользой могут составлять задачи после изучения тем на материале опытов и наблюдений, которые ученики проводят в быту, в школьных мастерских и во время экскурсий на производство.
Самостоятельному решению задач посвящаю отдельные уроки или части их. Самостоятельность и активность учащихся на таких занятиях во многом зависит от сложности задания. Задание должно быть посильным и вместе с тем достаточно сложным и интересным, что неизбежно требует дифференцированного подхода к учащимся. Этого добиваюсь разными способами. Например, каждому ученику в зависимости от его подготовки, на карточке даю отдельные задания или всему классу несколько задач постепенно возрастающей сложности, из которых каждый ученик может решать те, которые ему посильны. Во время самостоятельной работы ученики могут обращаться с различными вопросами ко мне, я своевременно помогаю отдельным ребятам, не делая, однако, за них то, что они могут сделать сами. После проверки выполненных учащимися работ, анализируем её итоги, обсуждаем различные способы решения задач и ответы учащихся.
Отдельным видом самостоятельного решения различных видов задач являются контрольные работы. Их отличительная черта – полная самостоятельность учащихся. При составлении вариантов контрольной работы руководствуюсь следующими правилами:
Задачи имеют трудность не выше средней (не считая задач, рассчитанных на индивидуальную работу с хорошо успевающими учащимися). Учитываю обстановку, в которой находится ученик при выполнении работы, делаю всё возможное, чтобы выяснить его истинные знания, не допуская влияния на оценку посторонних обстоятельств. Такими могут быть неуверенность, волнение, болезнь и другие.
Формулировка задачи должна быть чёткой и ясной, стиль изложения задачи безупречным. При составлении задач для контрольной работы сначала составляю условия, а вопрос ставится в конце. В этом случае задача легче усваивается учеником. Особое внимание уделяю подбору качественных задач. Подбираю задачи, требующие не слишком распространённого ответа при выполнении всех остальных условий. Предъявляемым данным задачам.
Контрольные работы являются в основном итоговыми. Они проводятся после изложения больших тем или нескольких тем и рассчитаны на целый урок. В 7 – 8 классах ещё провожу «летучие» контрольные работы. Они рассчитаны на часть урока, включают вопросы, с помощью которых можно проверить понимание учащимися физической сущности изучаемого материала, а также нетрудоёмкие расчётные задачи.
На следующий урок после проведения контрольной работы, я с учащимися анализирую итоги, разбираю допущенные ими ошибки и, если есть учащиеся, которые не справились с работой, то во внеурочное время даю подобные работы на повторное выполнение.
В старших классах практикую домашние контрольные работы. Эти работы содержат как вычислительные, так и качественные задачи, соответственно для каждого ученика по степени сложности разные. Подбор задач провожу из материалов по подготовке к ЕГЭ по физике. После выполнения домашних работ учащимися, приходится индивидуально с каждым учеником анализировать итоги выполненной работы и, поэтому, это исключает выполнение работы не самим учеником.
Для тех ребят, кто выбрал для сдачи ЕГЭ по физике, обязательным является выполнение контрольных работ, составленных по структуре ЕГЭ. Это позволяет научить их многому: познакомить со структурой ЕГЭ по физике, научить работе с задачами в форме тестов, обучить решению нестандартных задач по физике и так далее.
При решении нестандартных задач по физике при подготовке учащихся к успешной сдаче ЕГЭ по физике использую такие методы обучения решению задач: метод образцов, метод рассуждений, метод графов, метод эвристических приёмов, алгоритмический метод и другие. Не всегда
Эти методы позволяют научить учащихся решать задачи повышенной трудности, полноправно подготовить к решению части С экзамена по физике.
Анализ содержания нестандартных физических задач позволяет утверждать, что в каждой из них описано несколько физических явлений, происходящие в конкретной ситуации. Вследствие этого решение задач представляет собой деятельность, состоящую из следующих этапов:
Внимательное чтение условия задачи.
Выявление физических явлений, описанных в задаче.
Анализ каждого физического явления и условий их существования.
Выражение этих условий на языке физической науки.
Выражение этих условий в виде математического уравнения.
Выполнение математических операций с физическими величинами и их наименованиями последовательно протеканию физических явлений.
Контроль соответствия полученного результата в задаче.
Правильная запись ответа в задаче.
В описании любого физического явления стараюсь выделить такие общие элементы:
1. Материальный объект, находящийся в некотором начальном состоянии.
2. Другой объект, с которым взаимодействует (взаимодействующий объект) и его характеристики (его воздействие).
3. Условия взаимодействия объекта.
4. Материальный объект в конечном состоянии.
В связи с этим анализ условия задачи – это выполнение следующих операций последовательно для каждого явления: выделение словами текста
1) материального объекта; 2) характеристик начального состояния; 3) воздействующего объекта; 4) характеристик воздействующего объекта; 5) характеристик условий воздействия; 6) характеристик конечного состояния материальной точки.
В результате выполнения этих операций условие задачи для каждого явления разобьётся на несколько фрагментов, в которых будут представлены характеристики отдельных элементов явления. На втором этапе решения – выражение элементов физического явления с помощью физических понятий и обозначений. На третьем этапе – выражение существующей между структурными элементами явлений причинно-следственной связи в виде функциональной зависимости между физическими величинами, характеризующие явление, и составление математического уравнения. На четвёртом этапе – совместное решение полученных уравнений для каждого явления и получения исходной формулы нахождения неизвестной физической величины. На пятом – выполнение математических расчётов. Он предполагает следующие операции: перевод физических величин в международную систему единиц (СИ); вычисление искомой величины. На последнем этапе осуществляется контроль за соответствием полученного результата условию задачи. Владение этим методом позволяет учащимся сознательно и планомерно проводить анализ ситуации и находить наиболее рациональные способы решения задач по физике.
Для примера прилагаю конспект урока по физике в 11 классе.
План урока-практикума по физике
Урок-практикум
Решение задач на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.
Цели урока:
Развивающая: Способствовать формированию понятия фотоэффекта, объяснению его законов, уравнению Эйнштейна.
Обучающая: Усвоение понятия фотоэффекта и его законов, уравнения
Эйнштейна.
Воспитывающая: Формирование познавательных интересов, памяти.
Тип урока: решение задач
Вид урока: урок-практикум
Методы обучения: словесные: рассказ, беседа, решение задач
ТСО: учебное пособие для 11 класса под редакцией Марон.
План-конспект
1. Организационный момент.
Здравствуйте, ребята!
Сегодня у нас урок-практикум. Решение задач на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.
Я предлагаю определиться с целями и задачами нашего урока. Ответы на какие вопросы мы с вами должны найти на уроке? Запишем тему урока в тетрадь и подумаем над моим вопросом.
У кого есть ответы?
Цели и задачи урока:
-Повторить и закрепить явление фотоэффекта, его законов, уравнения Эйнштейна;
-Вспомнить исторические сведения об открытии, исследовании, объяснении фотоэффекта и его законов;
-Отработать навык решения задач на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта;
-Рассмотреть вопрос о применении фотоэффекта;
-Выработать алгоритм решения задач на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта;
-Продолжить подготовку к успешной сдаче ЕГЭ по физике.
2. Учитель. Вначале нашего занятия я предлагаю вам немного погрузиться в историю явления фотоэффекта.
Учитель. Кто открыл явление фотоэффекта?
Ученики. Явление фотоэффекта было открыто в 1887 году Г.Герцем.
Учитель. Верно. Что называют фотоэффектом?
Ученики. Фотоэффект – взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, вследствие которого энергия излучения передается электронам вещества.
Фотоэффект — это явление выбивания электронов вещества под действием света.
Учитель. Каким бывает фотоэффект?
Ученики. Фотоэффект бывает внешним (электроны вылетают с поверхности) и внутренним (электроны накапливаются внутри вещества).
Учитель. Кто систематически изучал явление фотоэффекта?
Ученики. Систематическое изучение фотоэффекта было проведено в 1888-
1889 гг. А. Г. Столетовым.
Учитель. Под действием какого излучения наблюдается фотоэффект?
Ученики. Для большинства веществ фотоэффект возникает только под
действием ультрафиолетового излучения. Однако некоторые металлы,
например литий, натрий и калий, испускает электроны и при облучении
видимым светом.
Учитель. Что экспериментально установил Столетов А.Г.?
Ученики. Столетовым экспериментально были установлены законы
внешнего фотоэффекта.
Учитель. Давайте вспомним законы фотоэффекта. Итак, закон первый? Второй? Третий?
Ученики. 1.Сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности падающего излучения
Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой излучения и не зависит от его интенсивности.
Для каждого вещества существует минимальная частота, ниже которой фотоэффект не возможен.
Учитель. В чём состоит гипотеза Планка?
Ученики. 14 декабря 1900 г. Макс Планк предложил гипотезу, что излучение света веществом происходит не непрерывно, а порциями, или квантами. Согласно гипотезе Планка наименьшая порция энергии, которую несет излучение частотой v, определяется по формуле (формула Планка)
Е = hv, где
h — постоянная Планка, v — частота света.
Постоянная Планка h = 6,625·10-34 Дж·с.
Учитель. Что называют фотоном? Какими свойствами он обладает?
Ученики. Фотон обладает и волновыми, и корпускулярными свойствами:
1.Не имеет состояния покоя
2. Не имеет массу
3. Не имеет заряд
4. Движется со скоростью света
5. Обладает энергией Е = hv
6. Обладает импульсам р = Е/c = hv/c = h/λ
Учитель. Кто назовёт уравнение Эйнштейна?
Ученики. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта является следствием закона изменения энергии в этом процессе:
[pic] .
II. Учитель. А сейчас я предлагаю перейти к решению задач.
К доске я приглашаю двух учащихся. Они получают задание и решают у доски. (1 учащийся Вариант3 №3; 2 учащийся Вариант3 №4.).На партах варианты заданий . Сейчас мы вместе решим следующие задачи. Вариант1 №1.
Ученики слушают и записывают условие задачи, решают цепочкой.
Задача 1. Найти длину волны света, энергия которого равна 3,6 10-19Дж.
Решение.
[pic] .
[pic] ; [pic]
Ответ: [pic] =.
Учитель. Следующая задача звучит Вариант2 №2.(решают цепочкой).
Задача 2. Энергия фотона равна 6,4 10-19Дж. Определите частоту колебаний для этого излучения и массу фотона.
Учитель. А сейчас, мы проверим, как справились с заданием ваши одноклассники?
Задача вариант3 №3. Рассчитайте длину световой волны, которую следует направить на поверхность цезия, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была 2 106м/с. Красная граница фотоэффекта для цезия 690нм.
Решение.
Учитель. Задача 4 из варианта3. Красная граница фотоэффекта для вольфрама 275нм. Найдите запирающее напряжение, если вольфрам освещается светом с длиной волны 175нм.
Решение.
Учитель. Решим задачу №6 из варианта3. Найдите кпд рентгеновской трубки, работающей под напряжением 50кВ и потребляющей ток 2мА. Трубка излучает 5 1013 фотонов в секунду. Длина волны излучения равна 0,1нм.
Решение
Учитель. А сейчас мы попробуем справиться с задачей части С с КИМов 2015 года. Открываем вариант 4.2. задачу №9 на стр.
Решение.
Учитель. Подведём итог нашей работы. Попробуем проговорить алгоритм решения задач на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.
1. Внимательно прочитать задачу.
2. Записать данные в системе СИ.
3. Записать уравнение Эйнштейна.
4. Знать замены.
5. Подставить нужные замены в уравнение Эйнштейна.
6.Если нужно, то записать вспомогательные формулы.
7. Выразить искомую величину и произвести её расчёт.
Организация домашней работы.
Откройте свои дневники и запишите домашнее задание: найти 3 задания с материалов ЕГЭ по теме урока и решить их.
Подведение итогов урока.
На сегодняшнем уроке мы с вами решали задачи на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта. Сформулировали алгоритм решения задач.
Хотелось бы еще отметить, что в 1921г. Альберт Эйнштейн был награжден Нобелевской премией по физике «за вклад в теоретическую физику, особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта».
Рефлексия. Прошу вас опустить шарик в стакан №1 – я научился;
№2 – почти научился; №3 – мне ещё надо позаниматься.
Проведённый анализ работ по проверке знаний, умений и навыков учащихся при решении задач показал, что:
Систематически проводимая самостоятельная работа при правильной её организации способствует получению учащимися более прочных и глубоких знаний;
Организация выполнения учащимися разнообразных по дидактической цели и содержанию самостоятельных работ способствует развитию их познавательных интересов и творческих способностей. Развитию мышления;
При тщательно продуманной методике проведения самостоятельных работ ускоряются темпы формирования у учащихся умений и навыков решения задач;
С течением времени при систематической организации самостоятельной работы на уроках и сочетание с домашней работой у учащихся вырабатываются устойчивые навыки самостоятельной работы. Это позволяет наращивать темпы усвоения учебного материала по физике.
