Астрономия (стр. 2 )

1. Полное отражение основного (базового) содержания учебного материала в опорном конспекте с чётким выделением главного.

2. Строгая логическая последовательность в расположении материала (должны чётко прослеживаться причинно-следственные связи).

3. Оптимальная наглядность, лаконичность и яркость изложения: информация должна быть подана так, чтобы любой ученик мог самостоятельно усвоить и запомнить материал соответствующего блока знаний.

4. Развитие самостоятельности, инициативности и творческих способностей учащихся путём привлечения их к разработке ОК, а также путем включения в ОК вопросов, задач и заданий творческого характера.

5. Постепенное повышение степени самостоятельности учащихся и сложности заданий при разработке ОК.

Известно, что намеренное использование даже нескольких простых знаков расширяет возможности головного мозга и способности к размышлению: схема, рисунок, модель экономит время и усилия при восприятии, сокращает время эвристики. В диссертационном исследовании на основании изучения состояния преподавания физики в 13 школах г. Ростова-на-Дону в течение 5 лет установлено [186, с.21]:

·  информацию предметного содержания в форме эксперимента воспринимают 100% учащихся;

·  в форме мысленного эксперимента - 40%;

·  в виде картинок, фотографий - 95%; моделей - 95%; схем - 50%;

·  в виде цифр и формул - 40%;

·  динамику наблюдаемого процесса отображают в виде серии последовательных рисунков 70% учащихся, графиков - 20%, формул - 10%.

сочетал вузовскую методику: чтение лекций, семинаров, зачётов, проведение лабораторного спецпрактикума с методом опорных конспектов. Метод опор использовался, чтобы быстро и эффективно пройти теоретический материал всего курса физики за 1,5 года. Интенсификация обучения реализовывалась благодаря свойствам головного мозга воспринимать образную информацию с меньшим напряжением: учебный материал становился доступным и хорошо запоминался. В результате использования метода опор образовывались огромные резервы времени за счет того, что отпадала необходимость конспектировать новый материал, изучаемый на уроке, так как каждый учащийся имел готовые блоки опор за 10-й и за 11-й классы, в которых в сжатом виде содержалась теоретическая информация, и учитель с учениками работал по этим конспектам.

Работа с опорой отражала системно-деятельностный подход учителя и ученика к изучению теоретического материала: учащиеся в классе и дома дополняли содержание опор. При воспроизведении учебного материала срабатывала зрительная память: перед глазами возникала картинка-опора с графиками, рисунками, формулами, которая являлась стержнем, опорой в полном смысле этого слова в ответе учащегося. Но это было творческое воспроизведение, продуктивное, так как вокруг опоры разворачивался ответ с примерами, своими замечаниями, наблюдениями, обобщениями.

Учебная опора позволяла экономить время, которое затем использовалось на решение задач. Многолетние наблюдения за работой показали, что при использовании метода опор в сочетании с вузовскими методами:

·  повышается познавательная активность учащихся, возрастает их интерес к предмету, потому что он становится понятным;

·  наблюдается рост интеллектуального развития учеников, развитие их творческого мышления;

·  пропадает страх к предмету, появляется понимание предмета, желание понять глубже и вместе с ними - уверенность в себе, в своих силах и способностях.

Эффективность использования ОК в системе интенсивного обучения показывают результаты вступительных экзаменов в вузы выпускников ФМК [125].

2.3.6. Информационные технологии

Само понятие «новые информационные технологии» (НИТ) предполагает повышение эффективности, оптимизацию учебно-воспитательного процесса в результате его компьютеризации. Под информационной компьютерной технологией понимается технология, предметом и продуктом труда которой является информация, а орудием труда - ЭВМ [187].

В течение последних 20 лет в развитии методов и хранения и использования информации произошла настоящая революция: информационная технология стала частью повседневной реальности. Решение проблемы повышения эффективности и обеспечения гарантированного качества обучения многие теоретики и практики - педагоги связывают сегодня с применением в учебном процессе новых информационных технологий, включающих в себя современные средства коммуникаций, компьютерные среды, интерактивное видео, системы видеотекста, мультимедиа и т. п.

В работах многих учёных анализируется практический опыт использования педагогических программных средств (ППС), а также автоматизированных учебных курсов (АУК) - компьютерных программ, которые включают в себя модули различного назначения: демонстрации, обучение, контроль знаний, умений, навыков. В работе [188] проведено исследование качественного и количественного анализа эффективности применения ППС и АУК при использовании в учебно-образовательном процессе естественно-научного направления. В результате сделаны выводы:

·  использование АУК позволяет повысить качество знаний;

·  использование компьютерных средств существенно сокращает временные затраты; освободившееся время используется на углубленное изучение материала, для решения задач повышенного уровня сложности;

·  качественно изменяется контроль за учебной деятельностью, снижаются временные затраты преподавателя на проверку знаний учащихся при использовании компьютерного тестового контроля и обработке результатов контроля;

·  учащиеся экспериментальных групп на подготовку домашних заданий затрачивали меньше времени, что снижало напряженность и утомляемость.

В работе [188] показано, что использование компьютерных технологий обеспечивает высокоэффективную подготовку учащихся к жизненному самоопределению, выбору профессиональной карьеры.

В школе №40 компьютерные технологии применяются в образовательном процессе НПП учащихся профильных ФМК для контроля знаний по физике. Автором данной работы был разработан комплекс тестов по основным разделам физики: механика - 3 варианта тестов по 22 задачи в каждом, молекулярная физика и термодинамика - 2 варианта по 17 задач в каждом, электричество - 1 тест, содержащий 20 задач, магнетизм и электромагнитные колебания - 2 варианта по 20 задач в каждом, оптика - 1 тест - 23 задачи. Всего в комплект тестов входит 183 задачи. Каждый тест содержит несколько качественных вопросов, остальные задачи расчётные: среднего и высокого уровня сложности. В целом тесты предназначены для учащихся специализированных ФМК и абитуриентов, готовящихся в вуз физико-технического профиля. Данные тесты по форме являются закрытыми, то есть из предлагаемых ответов нужно выбрать правильный. Чтобы уменьшить вероятность угадывания, число предлагаемых ответов в каждом задании варьируется от 5 до 7. Причём в их число входит позиция «У меня свой ответ» на случай, если ни один из ответов не устраивает испытуемого. Правильный ответ не выделяется среди дистракторов (других ответов): ответы-дистракторы подобраны так, что заставляют размышлять испытуемого, то есть являются работающими. Преподавателем информатики была составлена программа, с помощью которой данные тесты были выведены на компьютер, причём таким образом, что на компьютере происходит перемешивание как вопросов, так и ответов, что не позволяет при тестировании привыкать к их порядку, то есть у правильного ответа нет постоянного номера. также была описана процедура перевода тестов в компьютерный вариант и процедура компьютерного опроса. В результате возник блок дидактических материалов:

-  методические пособия в трёх частях: часть I и часть II включают непосредственно содержание всех тестовых заданий [176-177], в части III описана процедура перевода тестов в компьютерный вариант [178];

-  компьютерный вариант тестов на диске.

Чтобы успешно справиться с тестами, учащиеся должны хорошо владеть теоретическим материалом и алгоритмами решения стандартных задач и задач повышенной трудности. Каждый тест рассчитан на 45 минут - в среднем по 2 минуты на задачу.

Десятилетний опыт работы с компьютерными тестами показал их эффективность, надежность и валидность (пригодность для поставленной цели) и позволяет сделать следующие выводы:

1.  Важнейшим аспектом в процессе обучения является обратная связь с учащимися, которая осуществляется преподавателем с помощью постоянного контроля знаний: в этой связи огромную роль приобретает компьютерное тестирование (КТ).

2.  Для преподавателя КТ - возможность осуществить проверку большого объема знаний учащихся за короткое время, что существенно экономит учебное время и силы педагога: эффективный тест позволяет существенно уменьшить время, а, следовательно, стоимость проверки знаний испытуемых.

3.  Для учащихся эта форма контроля наиболее интересна, так как является частью современных технологий обучения.

4.  КТ позволяет наладить самоконтроль - самую гуманную форму контроля, так как исключает психологическое воздействие преподавателя и устраняет субъективность в оценке знаний.

5.  В процессе работы с тестами закрепляются навыки работы с компьютером: знание клавиатуры, операционной системы, программных оболочек, текстовых и графических редакторов, математических пакетов, имеющих реальное применение к физическим процессам, что является условием формирования информационной культуры будущих специалистов-физиков.

6.  Применение на уроках физики КТ приводит к повышению интереса к физике и формированию мотивации к углубленному изучению данного предмета у обучаемых [189-193].

2.3.7. Методы формирования умений решать задачи по физике

Физическая задача (ФЗ) – это небольшая проблема, которая решается на основе методов физики путем логических умозаключений, физического эксперимента и логических действий. Умение решать задачи отражает профессиональную компетентность будущего специалиста-физика.

По степени сложности ФЗ делятся на простые и сложные. Сложность оценивается по числу операций, которые необходимо выполнить при ее решении. Простые задачи - тренировочные, требуют знание формул и единиц физических величин и сводятся к вычислениям в одно действие (примеры). Решение сложных задач предполагает выполнение нескольких действий. К ним относятся комбинированные, творческие и олимпиадные.

А. Методы обучения учащихся решению стандартных физических задач
с помощиью алгоритмов и блоков

Технология обучения учащихся решению ФЗ – система приемов, реализация которых приводит к формированию у учащихся умений решать задачи в несколько этапов (поэтапное формирование умственных действий). Этапы решения задачи представляют собой последовательность действий, поэтому могут рассматриваться, как алгоритм. Общий алгоритм содержит последовательность действий, не зависящий от того, к какому разделу курса физики относится задача:

·  1-й этап: чтение и уяснение условия;

·  2-й этап: краткая запись условия задачи;

·  3-й этап: перевод заданных значений физических величин в систему СИ;

·  4-й этап: анализ описания задачной ситуации (какой физический объект описывается, обсуждаются факторы, которыми можно пренебречь, сопровождается рисунком или чертежом);

·  5-й этап: создание математической модели решения ФЗ (составление плана решения, запись уравнений, решение ФЗ в общем виде, получение общей формулы и ее проверка размерностью. Если проверка размерности не осуществляется, учащийся должен подставить в формулу численные значения величин с соответствующими единицами измерения);

·  6-й этап: вычисления;

·  7-й этап: проверка ответа и его анализ.

Частный алгоритм – относится к тому или иному разделу физики, фактически это алгоритм 5-го этапа - общепринятое выполнение в определенной последовательности элементарных операций для решения любой задачи, принадлежащей к определенному классу, типу или теме. Алгоритм решения задачи называют еще алгоритмическим предписанием. В качестве примера рассмотрим несколько частных алгоритмов решения задач, используемых автором настоящей работы.

Алгоритмические предписания решения задач на динамику:

1.  Сделать чертеж размером не менее 1/3–1/4 части тетрадного листа с указанием векторов всех сил, действующих на тело. Линейный размер векторов сил логически не связан с размерами самого рисунка. Для наглядности следует выбрать длину вектора не менее 1 см.

2. Написать уравнение Ньютона в векторной форме для данного случая:

åFi=ma (например: Fтяги + mg + Fтр +N = ma). (1)

3. Выбрать оси координат: ось X - по движению тела, ось У ^ Х.

4.  Спроецировать векторы всех сил на оси Х и У. Написать соответствующие уравнения для проекций. Если есть сила трения, дописать 3-е уравнение для неё:

Fтр=mN. (2)

5. Решить систему уравнений и найти искомую величину.

Алгоритмические предписания решения задач на тему:
«Принцип суперпозиции электростатических полей»:

1. Сделать чертеж, на котором указать векторы напряженностей электростатических полей Е1, Е2, Е3 … Еn, создаваемых зарядами q1, q2, q3,..qn. (Начало всех векторов находится в искомой точке! Векторы напряжённостей имеют направления сил, действующих на положительный единичный заря, помещённый в эту точку!)

2.  Написать принцип суперпозиции в векторном виде:

Е0 = Е1 + Е2 + … + Еn. (3)

3.  Геометрическим путем найти результирующий вектор Е0, изобразить его на чертеже и написать расчетную формулу для вычисления величины напряжённости Eо.

4.  Найти величину напряжённости поля, создаваемого каждым зарядом

Е1, Е2 …. по формуле:

Ei = kqi / r², B/м (4)

5. Подставить числа в расчетную формулу и найти величину E0.

Опыт показывает, что каждому учащемуся целесообразно иметь банк памяток (формулы, таблицы, значения физических констант и прочий сопутствующий материал), который лучше всего разместить в конце тетради. В банк памяток следует поместить памятку правил сложения векторов.

Памятка правил сложения векторов:

а) Векторы E1 и E2 совпадают по направлению, тогда величина результирующего вектора напряжённости равна:

E0 = E1 + E2 ·®® (5)

б) Векторы E1 и E2 противоположны, тогда величина результирующего вектора напряжённости равна:

E0 = E1 - E2 ·® (6)

г) Векторы E1 и E2 направлены под углом друг к другу, тогда величина результирующего вектора напряжённости равна:

Eо = E1 + E2+ 2E1E2 (cosE1E2) (7)

E1 Ео

) µ

Е2

При изучении раздела «Молекулярная физика» все формулы лучше всего изобразить в виде лент 1 и 2 и красочно оформить. У каждого ученика в тетради на отдельной странице должны быть такие ленты формул: они не только хорошо запоминаются, но и являются работающими опорами в решении задач. В ленте 1 помещены формулы газовых законов.

Лента 1

PV = nRT= NRT/Na = mRT/M = VRT/Vм = NkT

N/Na; m/M; V/Vм k=R/ Na

Изменение (D) в давлении Р или объеме V (слева) влечет за собой обязательное изменение какой-либо величины в уравнении справа. Это обстоятельство отражает лента формул 2.

Лента 2

D(P V) = nRDT = DNRT/Na = DmRT/M = DVRT/Vм = DNkT

Алгоритмические предписания решения задач на тему:
«Газовые законы, уравнение Клапейрона-Менделеева»

1.  Выбрать подходящую ленту, вырезать из неё нужный кусок – уравнение с искомой и заданными величинами - и решить его относительно искомой величины.

2.  Если даны 2 состояния газа – написать 2 уравнения для них и решить систему.

3.  Если дана смесь газов, надо написать исходное уравнение для количества вещества смеси:

n = n1 + n2.

Аналогичные ленты формул создаются по теме «Термрдинамика» и на их основе – алгоритмы. Например, для внутренней энергии газа можно записать две таких ленты:

Лента 1

U = 3/2 kTN = 3/2 PV = 3/2 n RT

N/Na m/M V/Vм

Лента 2 (изменение внутренней энергии)

D U =3/2 k D TN = 3/2 k TDN = 3/2 DPV = 3/2 PDV = 3/2 Dn RT = 3/2 n RDT

Ленту 2 можно подать в таком виде

D U =3/2 k TN =3/2 PV =3/2 n RT = 3/2 RT N/Na = 3/2 RT m/M = 3/2 RT V/Vм

 

D  D D

При решении ФЗ целесообразно обозначить чётко тему практического занятия и сгруппировать все задачи темы в блоки. Для каждого блока задач может быть выведен свой частный алгоритм или методические указания. Примеры деления задач на блоки показаны в табл.2.4. Сочетая блочный и алгоритмический методы, можно достичь высоких результатов в обучении учащихся решению задач. На дом задается по нескольку задач из каждого блока, номера задач умышленно не называются. Учащиеся должны сами выделить из задачника блоки, подобрать задачи по своим силам и оформить решения домашних задач в соответствии с номерами блоков.

Таблица 2.4

Пример классификации задач по блокам

№	Тема	Блок 1	Блок 2	Блок 3	Блок 4
1	Движение тела в поле тяготения Земли	Подблок А: Свободное падение; Подблок Б: Тело, брошенное горизонтально	Тело, брошенное вверх	Тело, брошенное под углом к горизонту	Комбинированные задачи (две в одной)
2	Динамика	Вертикальное движение без трения (лифт, блоки)	Движение по окружности: А) в вертикальной плоскости без трения; Б) в горизонтальной плоскости без трения и с трением	Движение по горизонтали с трением	Тело на наклонной плоскости: А) в покое или движется равномерно; Б) движется с ускорением
3	Движение заряженной частицы в магнитном поле	Частица движется вдоль силовой линии	Частица влетает в магнитное поле перпендикулярно силовым линиям	Частица влетает в магнитное поле под углом к силовым линиям	А) Совместные поля; Б) Частица предварительно ускорена продольным электрическим полем
4	Заряженная частица в поле плоского конденсатора	Частица находится в равновесии	Частица движется вдоль силовых линий	Частица влетает в конденсатор параллельно пластинам	Частица предварительно ускоренна продольным электрическим полем

Просматривая и выискивая нужные задачи, ученик непроизвольно прорешивает или, по крайней мере, анализирует мимоходом массу задач.

Эффективность блочно-алгоритмического метода решения стандартных физических задач очень высока.

Б. Методика
обучения решению олимпиадных задач [125]

Прочные знания ученики получали благодаря тому, что физика преподавалась как «живой» предмет, интересно. Одним из любимых видов занятий у учеников было решение задач.

На всех занятиях царила творческая свободная обстановка. В его классе всегда были победители физических олимпиад разного уровня. Огромное значение придавалось выработке умений решать физические задачи: задачи решались постоянно и в больших количествах. У был «банк задач» – около 2000 интересных и трудных задач, оформленных на карточках, которые хранились в ящике. В течение двух лет надо было прорешать все эти задачи на уроках, причем по мере прохождения учебного материала «старые» задачи не забывались, они включались в самостоятельные работы, контрольные, то есть в голове ученика тоже формировался «банк задач». Один из методов организации урока по решению задач был такой. Ученики вместе с учителем рассматривали решение нескольких (5-6) конкурсных или олимпиадных задач, причём было строго запрещено записывать в тетрадях решения. Как известно, олимпиадные задачи не поддаются алгоритмическому решению. В конце занятия ученики каждого ряда (при одиночной посадке в классе было 5 рядов) должны были решить заново и воспроизвести одну из пяти задач. Какая из пяти задач достанется тому или иному ряду, было неизвестно, поэтому каждым учащимся осуществлялась напряженная мыслительная деятельность на уроке по осмыслению и запоминанию хода решения каждой задачи. Решения проверялись после уроков и сразу всем выставлялись оценки. Эти 5 задач каждый ученик должен был воспроизвести дома и записать в тетрадь. Осуществлялся систематический контроль знаний. Прочная обратная связь выступала условием успешности методов обучения : еженедельно систематически проверялись тетради с задачами, причем решение задач надо было уметь объяснить. Таким образом, задачи трижды «прокручивались» в течение небольшого промежутка времени, а впоследствии эти же задачи неоднократно попадались на зачетах, контрольных, экзаменах, откладываясь в долговременной памяти.

не ставил. Вместо них ставил «дырки», которые можно было впоследствии заполнить хорошей оценкой. Он любил говорить: «Двойка ставится за незнание, а я должен оценить знание» [184].

2.3.8. Нетрадиционные уроки

Список инновационнывх технологий, методов, форм, приёмов, способствующих интенсификации учебного процесса, довольно широк. Более подробно мы остановились лишь на тех, которые особо значимы в образовательном процессе ФМК УлГУ при школе №40. Например, в диссертационном исследовании рассматриваются инновационные технологии обучения физике, к которым автор относит игровые, исследовательские, дискуссионные технологии, позволяющие осуществлять личностно-ориентированный подход [86]. к педагогическим технологиям, основывающимся на активизации и интенсификации деятельности учащихся, кроме технологии интенсификации обучения на основе схемных и знаковых моделей учебного материала () относит также игровые технологии, проблемное обучение, коммуникативные технологии [154, с.50-69]. По , именно в этих четырёх технологиях активизация и интенсификация деятельности учащегося составляют главную идею и основу эффективности результатов [154, с.50]. В игровых технологиях, среди которых в старшем звене школы можно выделить: деловые игры, имитационные, ролевые, деловой театр реализуется один из основных принципов дидактики - принцип активности ребёнка в процессе обучения [199-201]. У сообщается, что при лекционной подаче материала усваивается не более 20% информации, а в деловой игре около 90% [202].

Все эти методы также используются в учебном процессе ФМК при школе №40. Вот некоторые из них. Систематически учащимся ФМК приходится играть роль педагога: при проверке самостоятельных работ, домашних заданий у одноклассников, при приёме зачетов у одноклассников, причём в этой роли оказывается каждый ученик ФМК. Кроме того, самые сильные учащиеся ФМК привлекаются к проверке олимпиадных работ 8-9-классников области (олимпиады проводятся с целью отбора в ФМК УлГУ в рамках «Малого мехмата и малого физтеха»), а также к проверке контрольных письменных работ 9-классников в отборочных турах в ФМК, участвуют в качестве арбитров при устном собеседовании в последнем отборочном туре. Ученики 11-х классов осваивают роль экзаменатора, когда привлекаются к оценке знаний учащихся 10-х классов при проведении зачётов: каждый ученик 11 класса беседует по материалу зачета с одним их учеников 10 класса в течение 45 минут (такая форма зачёта называется «стенка на стенку»). Пользу от такого зачёта получает не только опрашиваемый, но и опрашивающий: повторяется материал 10 класса, «экзаменатор» видит ошибки и недочёты опрашиваемого («со стороны виднее»), которых постарается избежать на вступительном экзамене в вуз, когда будет в роли абитуриента.

Автором настоящей работы систематически проводятся творческие уроки в следующих формах:

1) Урок-игра в научно-исследовательский институт, форму которого можно определить и как деловую, и как ролевую, и как имитационную. Класс делится на 5 групп, в каждой из которых назначается руководитель. «Директором НИИ» (в этой роли выступает учитель) задаётся тема обсуждения или проблема и затем имитируется заседание учёного совета, где обсуждается проблема и пути её решения: «руководители групп» выступают у доски с краткими докладами, выражая мнение группы по поводу обсуждаемого вопроса, затем «директор НИИ» подводит итоги. Обсуждаемые темы выходят за рамки учебной программы: эффект Брауна-Биффельда (изменение веса конденсатора под действием сильного электрического поля); эффекты во вращающихся сильных магнитных полях и т. п.). организовывал защиту экзаменационных рефератов по астрономии по типу защиты дипломных работ: каждый ученик выступал у доски с 7-10 минутным докладом по теме реферата, используя ТСО, плакаты. Затем учащиеся класса задавали выступающему «каверзные» вопросы, разгоралась дискуссия. Оценки объявлялись в конце после обсуждения работ комиссией, состоящей из 2-3 преподавателей физики.

2) Уроки самостоятельной творческой работы с учебниками по систематизации знаний, на которых учащиеся получают задание самостоятельно изучить и систематизировать учебный материал путём табулирования: занести фактический материал учебника по нескольким темам в таблицы, обобщить его, провести анализ и сделать выводы. Особенно эффективны такие уроки по астрономии по темам, носящим описательный характер: физические характеристики планет, звёзд и др. (табл.2.5).

Таблица. 2.5

Физические характеристики планет Солнечной системы

№	Название планеты	Химический состав атмосферы, %	Состав почвы, %	Температура	Параметры: диаметр, плотность, масса в Мз	Название спутников	Поверхность: название морей, гор	Особенности
Сравнительный анализ:

3) Творческий обобщающий урок: на таком уроке учащиеся обобщают знания по нескольким темам или явлениям, законам из разных разделов физики и делают сравнительный анализ. Оформление произвольное, в том числе в виде таблицы. Например, одно из таких занятий в конце 10 класса посвящается сравнительному анализу гравитационного, электростатическиго и магнитного взаимодействий (табл.2.6).