Топический прием обучения физике в условиях разно уровневной подготовки детей в группе

Топический приём обучения физике

в условиях разно уровневой подготовки детей в группе

методист МКУ ГМЦ, педагог доп. образования, г. Железногорск.

В настоящее время условия обучения школьной физике таковы, что большинство старшеклассников, собирающихся продолжить обучение в высшей школе по инженерным специальностям, вынуждены искать дополнительные возможности для подготовки по предмету, зачастую в системе дополнительного образования. Педагог, работающий в системе дополнительного образования, сталкивается с ситуацией, когда в группе собираются дети с полярными ожиданиями: от получения предметных знаний на базовом уровне (преодолеть нижний порог ЕГЭ) до формирования умения решать нестандартные задачи.

Обеспечение индивидуального прогресса ребёнка в условиях работы с такой группой зачастую оказывается ещё более сложным, чем в условиях традиционной школы. Каждый педагог за годы работы накапливает свой набор приёмов, способов работы в подобных ситуациях. Ниже, в качестве специального средства обучения, предлагается работа с топикой (в том смысле, как ее понимал Аристотель).

В основе топического подхода лежит принцип содержательности "ученого незнания" (Н. Кузанский), т. е. конструктивная работа с незнаемым. Ситуация, когда структура пространства рефлексии и понимания задается извне, через мыслительную организацию деятельности. Эта структура удерживается педагогом, а конкретное наполнение отдельных топов зависит от ситуации и уровня сформированности способностей, личных знаний и средств ученика. При этом пространство рефлексии и понимания - основа образования. Используемые же способы деятельности есть лишь один конкретный вид и тип рефлексивной организации мышления и деятельности.

В традиционном подходе к обучению учитель, исходя из своего представления, выстраивает материал в логическую цепочку и предъявляет его ученику. Как правило, логика изложения отличается от логики восприятия, и у ученика материал не складывается в целостную картину, а в лучшем случае, усваивается отдельными кусками, т. е. у ученика нет знаний о знании (о том, как это знание устроено). Нет общей картины - ученик не может знать, чего он не знает. Перед ним вырастает барьер, для преодоления которого у него нет средств. Для разрешения этой ситуации и может быть применен топический подход.

У учителя есть знание о том, как устроено «знание». Ученику напрямую передается не сам учебный материал, а общая картина того, как он устроен и не через предметное содержание, а формально, в виде схемы. Для учащихся это знание о незнании, т. е. картинка с пустыми местами (топами). Заполнять их предстоит самому ученику при движении по "топам", которое он осуществляет в соответствии со своей логикой. И такое самостоятельное движение делает усвоение знаний осмысленным. Содержание деятельности учителя в этом случае может быть консультирование по конкретным вопросам, вооружение учащихся приемами овладения знаниями (т. е. превращения незнания в знание), помощь в заполнении "топов".

Какой может быть топическая схема, очерчивающая круг «незнаемого» для ученика? Здесь важно определить принцип, по которому эта схема строится.

Всю школьную физику можно разделить на четыре разные физики. В основу деления кладутся различия в массе и скорости движения изучаемых объектов. По массе все физические объекты делятся на макро - и микрообъекты, а по скорости - на объекты, движущиеся с малыми скоростями, и объекты, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. Картина выглядит так:

Схема 1. Принципы различения объектов, изучаемых физикой

Каждый раздел школьной физики вписывается в один из этих топов, например:

1.Классическая механика

2.Молекулярная физика

3.Электродинамика

4.Квантовая механика

Данную «картинку» следует использовать всякий раз, когда на изучение, повторение или обобщение выносится новая теория. Это позволяет отличить теории по основным принципам, заложенным в них, например, классическая механика и специальная теория относительности, вырабатывает навыки топической организации содержания, что в конечном итоге формирует особый стиль мышления.

Каждый топ схемы 1 тоже имеет одинаковую структуру. В каждом есть следующее (схема 2):

Схема 2. Структура физической теории

Эмпирический базис (наблюдения, опытные данные, исторические факты)
Аксиома(ы), лежащая(ие) в основе теории
Основной(ые) закон(ы)
Методы познания (средства) (наблюдения эксперимент, теория)
Язык знаков и закономерностей
Величины: -основные, -производные, -ед. измерения величин, -прибор для измерения	Определяющие уравнения	Уравнения зависимости	Графическое отражение зависимости
Следствия

Конкретное наполнение каждого топа зависит от свойств объекта, изучаемого в данном разделе физики. Для раздела электродинамики – «Электростатика», в общем виде, это будет выглядеть следующим образом (схема 3):

Имея такую топическую картину, ученик может двигаться по учебному материалу в любом направлении, хорошо представляя, к какому «топу» относится «узнаваемое».

Предложенная топическая картина и может служить тем "знанием о знании", средством, при работе с которым каждый ученик может двигаться в соответствии со своей логикой и своим уровнем подготовки.

Конкретное её применение может быть разным.

При первичном изучении или повторении материала – заполнение каждым учащимся пустого пространства в процессе прослушивания лекции, чтении учебника и т. д., с обязательным последующим сравнением с «образцом».

При обобщении и повторении материала в группе с разным уровнем подготовки:

1) для хорошо подготовленных детей – самостоятельная работа с тематическими тестами с использованием уже заполненной схемы;

2) для недостаточно подготовленных детей – заполнение пустого пространства в ходе обобщающей лекции с последующим сравнением с «образцом»;

3) для слабо подготовленных детей – изучение заполненной схемы в процессе прослушивания обобщающей лекции.

Если добавить к топическим схемам разноуровневые задания и набор необходимых алгоритмов для решения задач, то обучение группы детей с разным уровнем подготовки становится заметно продуктивней, заметней индивидуальный прогресс каждого ребёнка в группе.

Опыт использования топа, кроме того, указывает на незаменимость его: при формировании единой физической картины мира; формировании представлений о процессе познания; о физике как науке; о сути науки как таковой, т. е. на его многофункциональность.

Схема 3. «ЭЛЕКТРОСТАТИКА»

Объект изучения – электростатическое поле (электрические взаимодействия) Используемая модель: пробный заряд (единичный, точечный, положительный);
ТЕОРИИ	Первичные понятия и законы (источник – наблюдения, эксперимент)	Вторичные понятия и законы (выводные)
Утверждения (законы)	Величины	Следствия
Качественные	Математически выраженные	Неопределяемые (основные) и определяемые, постоянные
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА	ЭЛЕКТРОСТАТИКА	ЭЛ. ЕКТРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ	-в природе существуют частицы, взаимодействующие между собой силами много большими гравитационных и медленно убывающими с расстоянием. О таких частицах говорят, что они имеют электрический заряд; -существуют заряды двух видов; одноименные – отталкиваются, разноименные притягиваются; - в замкнутой системе суммарный заряд сохраняется.	Закон Кулона F = k |q1 | |q2 | r2 ε (¯F =¯E q) Закон сохранения заряда q1 + q2 + q3 +…+qn= C	1.Заряд – q, – Кл (Кулон) 2.Коэффициент в законе Кулона Н м2 \Кл2 k= 9*109 = Fr2 = 1 |q1 ||q2 | 4 π ε ε0 3.Электрическая постоянная ε0 =1\ 4π k = 8,85* 10-12 Кл2 \ Н м2 5.Элементарный заряд ê = 1,6*10-19Кл	q = ê N - любой заряд по величине кратен элементарному и не может быть меньше элементарного A = ∆ Wк = m υ22 _ mυ21 2 2
Для точечного заряда ( шара)	Для поля двух заряженных пластин
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ	-заряженные частицы создают вокруг себя особый вид материи – поле. Неподвижные частицы – электростатическое поле; -заряженные частицы взаимодействуют посредством этого поля; - поля разных заряженных частиц могут занимать одну и ту же точку пространства, накладываясь друг на друга. При этом ими оказывается суммарное действие; - внутри заряженных пластин поле однородно.	Принцип суперпозиции ¯F =¯F1 +¯F2 +¯F3 +… (векторная) ¯E =¯E1 +¯E2 +¯E3 +… (векторная) φ1 + φ2 + φ3 +…= const	1. Напряженность поля H \ Кл = В \ м E = F q   2. Потенциал поля [ φ ] = В = Дж\ Кл φ = W q 3. Напряжение (разность потенциалов) U = A / q = φ 1 – φ 2	1. E = k|q| (r > R) r2 ε 2. φ = kq (r > R) r ε 3.Энергия взаимодействия W = k q1 q2 r ε 4. Работа поля А = q ( φ 1 – φ 2)	1. U = E d 2. Энергия поля заряженных пластин W = q E d 3. А = q U
1.Работа поля не зависит от формы траектории 2.Работа поля на замкнутой траектории = 0 3.Вдоль силовой линии потенциал уменьшается φ 1 > φ 2 ¯Е
ПРОВОДН. И ДИЭЛЕКТР. В ЭЛ. СТ. ПОЛЕ	- диэлектрик ослабляет действие электростатического поля в ε раз; - внутри проводника электростатического поля нет.		Диэлектрическая проницаемость среды ε = Е0 \ Е	В диэлектрике Е < Е0 В проводнике: Е = 0, φ = потенциалу на поверхности проводника
КОНДЕНСАТОР	- два проводника, находясь на некотором расстоянии друг от друга (разделенные слоем диэлектрика) способны накопить электрический заряд.	d - g +g S U	1. Электрическая емкость C = q / U Кл \ В = Ф (фарад)	1. Емкость плоского конденсатора С = (ε ε0S) / d 2. Энергия заряженного конденсатора W = qU = q2 = CU 2 2 2C 2 3. Емкость при параллельном соединении С = С1 + С2 4. При последовательном - 1/С = 1/С1 +1/С2