Обновление содержания образования в условиях информационной перенасыщенности не может быть реализовано без новых информационных технологий обучения. Создание методических систем и диагностика уровня знаний обеспечивается с помощью автоматизированных обучающих систем, которые включают в себя: электронные учебники, компьютерные задачники, лабораторные практикумы. Электронные учебники позволяют индивидуализировать процесс обучения, наглядно представлять на дисплее дидактический материал и осуществлять самоконтроль. Они представляют инструмент, способствующий повышению оперативности и качества обучения, использование учебника оказывает положительное воздействие на решение задач по модернизации учебного процесса. Изменения в образовании делают электронный учебник необходимым компонентом для активной, самостоятельной, поисково-исследовательской, проектной учебной деятельности.
При решении задач планирования учебного процесса преподавателем создаются и образуются десятки тысяч бумажных документов. По оценкам экспертов, до 30% рабочего времени тратится на поиск документов, а около 15% документов теряется. При составлении учебного плана и подборе необходимого учебного материала преподаватель основное время затрачивает на поиск и изучение большого количества литературы и методических пособий. Использование современных информационных технологий позволяет осуществить данные операции в автономном режиме. Одним из вариантов решения является создание электронного учебного курса, электронного учебника, компьютерных задачников.
Вопросы создания информационного образовательного пространства затрагивают любую предметную область. В большой степени это сказывается на образовательной области «Технология». Новые информационные средства постепенно превращаются в обязательный компонент профессионально-ориентированного обучения в вузах. Внедрение компьютерных технологий в образование можно охарактеризовать как логичный и необходимый шаг в развитии современного информационного мира в целом.
Основой подготовки специалиста по квалификации учитель технологии и предпринимательства являются прочные знания основного содержания дисциплины учебного плана специальности. В информационном потоке одной из главных считается проблема совершенствования способов эффективной передачи и восприятия информации.
При преподавании дисциплин специализаций «Декоративно-прикладное творчество», «Технология обработки ткани, пищевых продуктов и декоративно-прикладное творчество», «Конструирование и моделирование» специальности «Технология и предпринимательство», а также в процессе обучения студентов должно даваться ясное понимание структуры изучаемого курса, его теоретическое и практическое значение. В формировании общетехнических знаний студентов в процессе обучения основную роль играют современные информационные технологии, средства мультимедиа.
С внедрением новых технологий возникают задачи выработки методики обучения с применением информационных технологий и разработки специальных программных средств для усовершенствования в процессе обучения студентов. Первый шаг на пути к этому видится в создании качественных программных продуктов, обеспечивающих компьютерную поддержку по дисциплинам образовательной области «Технология». На данный момент в образовательном процессе используются много программных продуктов по блоку дисциплин естественных наук, при этом дисциплины образовательной области «Технология» остаются без разработок методики применения новых информационных технологий. Сложность создания специализированных программных продуктов для образовательной области «Технология» состоит в том, что «Технология» - это интегрированная система знаний, объединяющая в себе сведения из многих наук. Создавая программные средства по данному направлению, необходимо учитывать изучаемые темы и адаптировать для проведения лекционных и практических занятий по дисциплинам.
Следовательно, необходимо разрабатывать электронные учебники, курсы обучения по дисциплинам специализаций специальности «Технология и предпринимательство». Применение новых информационных технологий с использованием мультимедийных средств предоставляет возможность изучения таких сложных разделов образовательной области «Технология», как «Технология обработки материалов», «Технология приготовления пищи», «Конструирование и моделирование», «Технология обработки металлов», «Технология обработки древесины» и т. д.
Специфика преподавания дисциплин в образовательной области «Технология» подразумевает овладение теоретическими знаниями и применение полученных знаний на практике. Качество обучения в образовательной области «Технология» с использованием новых информационных средств обучения повышается в качественных показателях благодаря использованию в учебном процессе электронных учебно-методических изданий и контролирующих тестов по тем или иным дисциплинам. Опыт, накопленный на кафедре «Общетехнические дисциплины» Сибайского института (филиала) Башкирского государственного университета, позволяет с уверенностью говорить о больших перспективах применения новых информационных технологий при подготовке специалистов высокого уровня.
Сама организация учебного процесса с применением всех доступных на сегодняшний день информационных материалов, требует особой квалификации преподавателя. Именно поэтому при подготовке учителя технологии необходимо уделять большое внимание изучению дисциплин «Информатика», «Информационные технологии», «Прикладная информатика», «Технические и аудиовизуальные средства обучения».
Таким образом, использование новых информационных технологий (электронных учебников, мультимедийных средств и т. д.) по дисциплинам образовательной области «Технология» дает большие возможности для создания единого информационного пространства. Развитие и расширение деятельности преподавателя в области информатики и информационных технологий; разработка действующих электронных учебников, компьютерных задачников по дисциплинам; обмен знаниями между студентами и преподавателями - эти условия являются главными в решении данной проблемы.
Электронные учебные пособия - целостная дидактическая система, основанная на использовании компьютерных технологий, ставящая целью обеспечить обучение студентов по индивидуальным и оптимальным учебным программам с управлением процесса обучения. Применение компьютерных технологий представляет большие возможности для развития пространственного воображения, логического мышления, овладения практическими приемами. Первый шаг на пути к этому видится в создании качественных программных продуктов, обеспечивающих компьютерную поддержку дисциплин образовательной области «Технология».
Литература:
1. Информационная компетентность учителя образовательной области «Технология»// Педагогика. - №7, 2004. - С. 17-22
2. Компьютерное образование с позиций системно-деятельностного подхода // Педагогика. - №2, 2004. - С. 3-10
3. Проектирование современной модели дистанционного образования// Педагогика. - № 6, 2004. - С. 11-20.
4. Организация дистанционного обучения в Российской Федерации//Информатика и образование. - №5, 2005, - C. 18-22.
Харина Е. Г.
(Кузбасская государственная педагогическая академия);
научный руководитель – ст. преп.
Занимательные «задачи-ошибки» как средство активизации познавательного интереса учащихся в учебном процессе по физике
В настоящее время школьный образовательный процесс сталкивается со множеством проблем, в частности это выражается в виде: снижения успеваемости учащихся, отсутствии познавательного интереса, отсутствии мотивации к учению. Это проявляется как при изучении физики так, в принципе, и при изучении остальных предметов предусмотренных Государственным образовательным стандартом. Одной из важнейших задач школьного образовательного процесса является уделение большего внимания вопросам практико-ориетированного обучения. Хотелось бы привести слова замечательного педагога : «С первых дней работы в школе я всё время пытаюсь учить ребят так, чтобы им было интересно, чтобы любимая мною физика захватывала их и откладывалась в сознании на всю жизнь». Что для вас означает интересно? Наверное, каждый, судя по себе, может сказать, что интересно то дело, которое хочется распутать, раскрыть, познать глубже, подобно тому как, читая любимую книгу, хочется быстрее дочитать до конца и страницы перелистываются с нетерпением. Также интересно то, что касается нас непосредственно, что так близко и далеко одновременно. Нам кажется, что именно так и должна изучаться физика в школе. Чтобы ребята прочувствовали что физика – это практически всё, что их окружает всю их сознательную жизнью. Каким образом это сделать? Для этого нужно знать, что же интересно для современной молодежи и ребят младшего возраста. Не для кого не секрет что это компьютеры, интернет, сотовые телефоны, кино, а также любимые герои кино и мультфильмов. Всё это можно использовать при составлении учебников, формулировке задач, проведении разнообразных форм уроков. Ведь когда учащийся просто заучивает параграф наизусть, не понимая сути явлений описанных в нем, это не оказывает абсолютно никакого воздействия на уровень его, ученика, развития.
На наш взгляд одним из путей решения вышеуказанной проблемы может являться уделение большего внимания в рамках школьного учебного процесса по физике рассмотрение задач содержащих элемент ошибки (например, неправильное решение, некорректность формулировки и т. п.). Наше внимание остановилось на задачах с ошибочным решением или данными – то есть на проблемном изложении материала. Можно привести неутешительную статистику – в советские времена Россия на разнообразных физических олимпиадах практически всегда занимала первые места, но в настоящее время, с тех пор как задания на этих олимпиадах стали более практико-ориентированными, наша страна перешла на 20-30-е места. Эти данные очень убедительно показывают несостоятельность традиционного преподавания физики. Репродуктивный метод, конечно, нужен, но доля его в учебном процессе необходимо уменьшать и соответственно увеличивать долю проблемного изложения материала с практическим основанием задач.
Героями задач мы выбрали героев мультфильмов и кино, т. к. красочное изложение задачи и имена любимых героев вызывают интерес, и учащиеся невольно начинают вслушиваться в условие задачи. Выслушав задачу и заранее зная, что размышления в ней неправильные ученик начинает активно размышлять, т. к. в его душе появляются эмоции. Может быть честолюбие, интерес, желание докопаться до истины. Активизируются познавательные процессы, т. к. в отличие от обычного решения задачи сначала нужно найти ошибку, а только затем дать правильный ответ исходя из этой ошибки. Для того чтобы найти ошибку, нужно более внимательно вчитаться в условие, вспомнить законы, на которых основаны явления задачи, объяснить, почему это ошибка и как должно быть на самом деле. Т. е. происходит более разнообразные умственные процессы, чем при решении обычной задачи, для решения которой надо лишь вспомнить закон и ответить на поставленный вопрос. Внедрение таких задач в школах, с нашей точки зрения, существенно повысило бы уровень понимания физики у учащихся. В методической литературе встречаются задачи подобного содержания и применение их на уроках по физике в отдельных классах. Мы считаем, что это вносит существенный вклад в то, на каком уровне знают физику учащиеся в этих классах. Конечно, в обычной общеобразовательной школе часов на изучение физики отводится очень мало, но это не значит, что в отведенное время нельзя решать «задачи-ошибки». Постепенно внедряя их в школе можно наращивать их число, со временем вытесняя стандартные задачи. Я думаю, результат не заставит себя ждать, главное – это начать.
Особо следует сказать об экспериментальных «задачах-ошибках». Т. к. в отличие от обычных «задач-ошибок», экспериментальные обладают наглядностью, т. е. решая качественную или количественную, задачу ошибку учащимся приходится выдвигать множество гипотез, прийти к какому-то определённому мнению, но это не значит, что с этим мнением согласятся все остальные присутствующие. Экспериментальные же задачи сомнений не оставляют, каждый ученик может посмотреть результат опыта, и убедится в правильности или ошибочности своего мнения. К тому же увиденное надолго отложится в памяти ученика, нежели простое проговаривание задачи вслух.
В качестве примера рассмотрим экспериментальную задачу «Джерри – капитан дальнего плавания», которую можно показать на уроке в качестве эксперимента, предварительно обсудив с классом её решение.
Условие задачи: «Джерри – капитан дальнего плавания»
Том играл с Джерри в капитана дальнего плавания. Они взяли бочку, налили в неё воды, а затем Том посадил Джерри в стакан и опустил в бочку. Вдоволь наигравшись, они решили передохнуть, и тут Тому пришла в голову мысль, а как изменится уровень воды в бочке, если опустить Джерри на дно, а стакан оставить плавать на поверхности. Джерри эта идея совсем не понравилась ведь он не умеет плавать.
- Том, это же очевидно, что уровень воды в сосуде не изменится, т. к. при перенесении камня в сосуд общий вес воды, камня и сосуда не меняется. Площадь дна сосуда тоже не меняется. Следовательно, давление системы трёх тел на дно сосуда тоже не должно изменится. Но давление столба воды на дно сосуда p=ρgh, где ρ – плотность воды, g – ускорение свободного падения, h – высота, - объяснил Тому Джерри.
Вопрос к классу: «Оцените правильность рассуждений Джерри».
Проведём опыт, используя вместо Джерри небольшой камень, а вместо бочки стеклянный сосуд с водой (стеклянный для наглядности) и убеждаемся, что на самом деле уровень воды в сосуде понизится.
Ответ: На самом деле несложные математические расчёты показывают, что объём вытесненной воды в первом случае больше, чем во втором. Следовательно, уровень воды в сосуде понизится.
Это была экспериментальная задача, её основное достоинство - наглядность и видимость. Теперь рассмотрим качественную «задачу-ошибку», которую сочинил автор статьи. Задача называется «Пеппи и явление конденсации», в ней задействованы герои сказки А. Линдгрен «Пеппи Длинныйчулок», с которыми знакомы довольно многие учащиеся.
«Пеппи и явление конденсации»
Придя, однажды ясным зимним днём в гости к Пеппи Длинный чулок, Томми и Анника увидели, что Пеппи, вооружившись кусочками ваты, конопатит окна. Законопатив наружную раму, Пеппи вставила вторую раму и принялась конопатить её.
- Ой, Пеппи, а зачем ты это делаешь! – воскликнула Анника.
Пеппи, почесав затылок, ответила: «Видишь ли, Анника, дом старый, продувается со всех сторон, а мне как африканской принцессе, противопоказано жить в холоде!».
- Ну, тогда зачем ты конопатишь вторую раму, ведь воздух является плохим проводником тепла, и если из комнаты между рамами будет поступать воздух, то тебе будет гораздо теплее, т. к. замерзать не будут, они будут согреваться от теплого воздуха! – ответила Анника.
- Наверное, тебе виднее, я-то ведь не хожу в школу, – погрустнела Пеппи.
-Эх, ты, Анника, вот видишь, что значит, всё время списывать физику у меня! Как раз если сделать, как ты говоришь, окна-то и замерзнут! – воскликнул Томми.
Кто прав Томми или Анника и почему?
Ответ: Прав Томми, когда вторая рама не законопачена, то происходит отток тёплого воздуха из комнаты к холодному окну, в комнате становится холоднее. Законопаченная же вторая рама препятствует конвекции воздуха, т. к. между рамами образуется воздушная прослойка теплого воздуха.
На примере данных задач можно представить ещё очень много аналогичных ситуаций. Основное достоинство таких задач это то, что постепенное и многократное их решение приводит к тому, что учащиеся начинают видеть каждую мелочь, тонкость задачи, пропуская которую они приходят к неправильному решению.
Теперь рассмотрим приёмы использования этих задач в школьном образовательном процессе по физике. В зависимости от учебной программы, по которой занимается школа, эти задачи могут решаться в разных классах. Мы рассмотрим наиболее распространенный учебник по физике для общеобразовательных школах – «Физика» В,
Первая задача «Джерри – капитан дальнего плавания» может рассматриваться в 7 классе при изучении темы «Сила Архимеда. Условия плавания тел». Эту задачу можно решать при любой форме организации урока. На уроке изучения нового материала, уроке повторения пройденного материала, уроке обобщения и систематизации знаний. Но наш взгляд интереснее всего для учащихся решать эту задачу на каком-либо нестандартном уроке для лучшего её усвоения. Например, урок в форме дискуссии, конференции, пресс-конференции, съезда ученых. Добавив к данной задаче ещё задачи подобного содержания. К примеру, можно разделить класс на 3 части, две равные и третью поменьше. Две команды будут представлять собой противостоящие стороны, а третье звено независимое жюри, которое будет проводить опыты и подтверждать ту или иную точку зрения, в команду жюри может входить и сам учитель. Команды по очереди задают друг другу вопросы, команда соперников обдумывает 2 мин. решение и озвучивает его. Команда, задавшая вопрос, либо принимает их ответ, либо нет. А затем слово даётся жюри: они проводят опыт, демонстрируют командам результаты и озвучивает правильное обоснование, либо на доске приводится решение, подтверждающее опыт. Та команда, чьё утверждение было верным, получает балл. Вследствие ограниченности времени урока рекомендуем на подобный урок давать не более 3-5 задач, т. к. ситуация может повернуться неожиданным образом. Поэтому необходимо время проведения рассчитать с запасом.
Теперь рассмотрим методику проведения урока с использованием второй задачи «Пеппи и явление конденсации». Данная задача является качественной задачей, её можно решать с учащимися в 8 классе при изучении темы «Агрегатные состояния вещества» или темы «Плавление и отвердевание кристаллических тел». Условие данной задачи можно использовать на уроке повторения и закрепления материала. Также можно провести для учащихся учебную экскурсию и продемонстрировать явление конденсации на примере, а затем рассказать эту задачу в качестве познавательной истории с предложением, чтобы ребята выдвинули свои гипотезы, а после рассказать им правильное решение. Или организовать урок вида «Будьте судьёй в споре» подобрав похожие задачи подобные данной, где происходит спор между двумя героями. Учитель озвучивает условие задачи, а учащиеся разбиваются на группы в соответствии с тем, убеждение какого из героев они считают верным. И в течение 5 минут они приводят аргументы за и против точек зрения друг друга. Далее, если ни одна из групп не убеждает другую в правильности своей точки зрения, педагог сам проговаривает решение, одновременно указывая ребятам на ошибки в их рассуждениях. Та группа, чьё мнение было верным, получает балл, в соответствии с этим на таком уроке нужно представить классу 5 задач. В зависимости от того, сколько баллов заработал ученик, выставляется оценка равная количеству баллов. Данная методика имеет существенный плюс в том, что за урок оценки получает весь класс, а это способствует хорошей заполняемости журнала. А также, анализируя мнения героев задачи, учащиеся лучше осознают смысл того, о чём они говорят, развивают навыки правильной грамотной речи, оттачивают искусство отстаивать свою точку зрения, приводить аргументы в свою пользу, анализировать своё мнение, выслушивать мнение другого человека, анализировать, сопоставлять его со своим собственным, корректировать свои взгляды.
Подводя итоги всего вышесказанного, хочется сказать, что каждый педагог волен сам выбирать методы проведения своих уроков, выбирать задачи, которые он будет решать со своими учениками. Разнообразие видов и форм уроков, оригинальность задач, решаемые на уроках и дома способствует повышению мотивации к изучению физики, активизации познавательного интереса учащихся. И решению этих образовательных задач в полной мере способствует использование в школьном учебном процессе физических «задач-ошибок».
,
(ОмГПУ, г. Омск);
научный руководитель – к. ф.-м. н., доц.
Роль учебно-методических комплексов при обучении физике
в базовой школе
На сегодняшний день обществу требуется все более квалифицированные специалисты, особенно в образовании. Это связано с тем, что научно-технический прогресс способствует появлению новых профессий и специальностей. По этой причине изменяются и критерии высшего образования. Нововведения в образовании заключаются в разработке все более продуктивных методов и способов обучения [1].
Не секрет, что современные программы обучения взаимосвязанным дисциплинам не всегда скоординированы. Например, некоторые понятия, такие как вектор, тригонометрические функции, объем и площадь тел, изучаются в школе гораздо позднее, чем они требуются при обучении физике. На наш взгляд, решать проблему максимального согласования программ учебных дисциплин можно через создание учебно-методических комплексов (УМК).
Понятие УМК представляет собой совокупность средств и различных источников информации, используемых для решения конкретных профессиональных задач [2].
Как и в других науках, понятие УМК широко используется при обучении физике. Сегодня существует огромное количество УМК по физике и задача учителя физики, выбрать такой УМК, использование которого было бы наиболее эффективно.
Структура УМК по физике:
ü лекции;
ü семинары;
ü практические занятия;
ü учебно-методическая литература;
ü учебно-методическое оборудование (для проведения лабораторного и демонстрационного эксперимента);
ü репетиторы (обучающие программы с использование компьютерных технологий).
УМК по физике, на наш взгляд, должен содержать не только структурные элементы, характерные для физики, но и некоторую структуру, которая отражает связь физики с другими науками, в первую очередь, с математикой и информатикой.
Например, можно привести несколько применений таких структур, где реализуется межпредметных связи:
Лекция:
- содержание теоретического материала по физике;
- описание демонстрационного эксперимента;
- опорные знания учащихся по дисциплинам: математика, информатика, химия, биология, география.
Лабораторные работы:
- опорные знания учащихся по дисциплинам: математика, информатика и по другим предметам;
- способы обработки с помощью инновационных технологий и представление результатов в различных формах.
Мы попытались реализовать поставленные задачи на примере УМК по молекулярной физике в базовой школе и на примере раздела «Физика волновых процессов».
Содержание лекционного материала по разделу молекулярная физика:
1. Введение. История развития физики(7 кл.).
Что изучает физика?
Некоторые физические термины. Опыты и наблюдения.
Физические величины и способы их измерения.
История развития физики.
2. Первоначальные сведения о строение вещества (7кл.).
Строение веще6ства. Молекулы.
Диффузия в газах, жидкостях и твердых веществах.
Температура тела. Скорость движения молекул.
Взаимное притяжение и отталкивание молекул.
Агрегатное состояние вещества. Различие в молекулярном строении твердых тел, жидкостей и газов.
3. Давление твердых тел, жидкостей и газов (7 кл.).
Давление. Единицы давления. Способы уменьшения и увеличения давления.
Давление в жидкостях и газах. Закон Паскаля.
Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда. Сообщающие сосуды.
Вес воздуха. Атмосферное давление. Воздушная оболочка Земли.
Измерение атмосферного давления:
- опыт Торричелли;
- манометр.
Поршневой жидкостный насос. Гидравлический пресс.
Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила.
Плавание тел. Воздухоплавание.
4. Тепловые явления (8 кл.).
Тепловое движение.
Внутренняя энергия тел и способы её применения.
Теплопередача. Виды теплопередачи:
- теплопроводность;
- конвекция;
- излучение.
Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость.
Расчет количества теплоты необходимого для нагревания тела или выделение им при охлаждении.
Энергия топлива. Удельная теплота сгорания топлива.
Закон сохранения и превращение энергии в механических и тепловых процессах.
5. Изменения агрегатных состояний вещества (8 кл.).
Агрегатное состояние вещества. График плавления и отвердевания кристаллических тел.
Удельная теплота плавления.
Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение её при конденсации пара.
Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации.
Работа газа и пара при расширении.
Двигатель внутреннего сгорания.
Паровая турбина. КПД теплового двигателя.
Демонстрационный эксперимент по разделу молекулярная физика:
1. Механическая модель броуновского движения.
2. Конвекция в жидкостях и газах.
3. Теплопроводность газов, жидкостей и твердых тел.
4. Нагревание и излучение твердых тел.
5. Кипение воды при пониженном давлении.
Лабораторный практикум по разделу молекулярная физика:
1. Измерение размеров тел. Вычисление площади и объема тел. Определение цены деления измерительных приборов.
2. Измерение температуры тела. Расчет скорости движения молекул и газов.
3. Расчет давления жидкости на стенки и дно сосуда.
4. Определение выталкивающей силы, действующей на погруженное в жидкость тело.
5. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры.
6. Измерение удельной теплоемкости твердого тела.
Лабораторный практикум подбирался таким образом, чтобы в нем имелось возможность обработать теоретический материал наиболее полно.
Практические занятия по разделу молекулярная физика:
1. Расчет давления жидкостей и газов на дно и стенки сосуда. Атмосферное давление.
2. Расчет количества теплоты переданного и отнятого у тела. Определение внутренней энергии тела.
3. Определение теплоемкости твердого тела.
4. Определение КПД тепловых двигателей.
5. Определение работы совершаемой газом при расширении.
Учебно-методическое оборудование:
Набор для демонстрации конвекции жидкости, спиртовка, модель для демонстрации броуновского движения, колба с круглым дном, насос, линейка, тела различной формы и объемов.
Основные опорные знания по другим дисциплинам:
Математика: измерительная шкала, цена деления, построение графиков функций, анализ функции, линейные функции, площадь и объем тел.
Информатика: работа с электронными таблицами, мастер функции в программном обеспечение «Excel».
Биология: влияние изменения атмосферного давления на организм человека и животных, терморегуляция организма человека и животных.
Химия: агрегатное состояние вещества, строение вещества.
География: воздушная оболочка и климаты Земли.
Материал, уже известный учащимся к моменту изучения раздела «Молекулярная физика», выделен жирным шрифтом. Анализируя то, что учащиеся должны знать при изучении этого раздела, можно сказать, что большую часть востребованного материала они еще не знают. Это говорит о необходимости переработки и координации междисциплинарных учебных планов.
Содержание лекционного материала по теме «Физика волновых процессов» (8-9 класс):
1. Колебательные движения. Свободные колебания. Колебательные системы. Маятники.
2. Величины, характеризующие колебательное движение.
3. Превращение энергии при колебательном движении. Затухающие колебания. Вынужденные колебания.
4. Распространение колебаний в среде. Волны. Продольные и поперечные волны.
5. Длина волны. Скорость распространения волн.
6. Источники звука. Звуковые колебания.
7. Высота и тембр звука. Громкость звука.
8. Распространения звука. Звуковые волны. Скорость звука.
9. Отражение звука. Эхо.
Демонстрационный эксперимент по теме «Физика волновых процессов»:
1. Примеры колебательного движения. Маятники.
2. Затухающие колебания.
3. Вынужденные колебания.
4. Образования и распространения продольных и поперечных волн.
5. Зависимость высоты тона от частоты колебания.
6. Зависимость громкости звука от амплитуды колебания.
7. Отражения звуковых волн.
8. Необходимость упругой среды для передачи звуковых колебаний.
9. Опыт с камертоном.
Лабораторный практикум по теме «Физика волновых процессов»:
1. Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний математического маятника от его длины.
2. Измерения ускорения свободного падения с помощью математического маятника.
3. Изучение колебаний пружинного маятника.
4. Изучение распространения волн на поверхности воды.
Практические занятия по теме «Физика волновых процессов»:
1. Колебания. Колебательные процессы.
2. Волны в упругих средах. Определение длины волны, периода и частоты колебаний, скорость распространения волны.
3. Звук. Отражение звука.
Учебно-методическое оборудование:
Пружина, груз, математический маятник, штатив, камертон, ванна, вибратор, волнограф, стробоскоп, секундомер, звуковой генератор, осциллограф, динамик.
Основные опорные знания по другим дисциплинам:
Математика: построение графиков функций, анализ функций, линейные и тригонометрические функции, вектора.
Информатика: работа с электронными таблицами, мастером диаграмм в программном обеспечение «Excel».
Биология: строение уха, слух, особенности восприятия звука человеком и животными, влияние различных звуков на организм человека.
География: использование сейсмических волн для обнаружения очага землетрясения, строение Земли.
Материал, уже известный учащимся к моменту изучения раздела «Физика волновых процессов», выделен жирным шрифтом. Анализируя, то, что учащиеся должны знать до изучения этого раздела, можно сказать, что большую часть они уже знают.
Таким образом, реализация УМК имеет разную структуру и отличительные особенности. Одни более эффективны, другие менее. Разработка УМК по физике являются очень трудной и, в тоже время, необходимой задачей. УМК способствуют реализации полноценных межпредметных связей, и координируют работу учителя предметника. Они, несомненно, повышают мастерство самого учителя и помогают учащимся за короткий срок эффективно усваивать курс физики в базовой школе.
Литература:
1.Левочкина рекомендации по составлению УМК учебной дисциплины. – Омск: ОмГПУ, 2003. – 63с.
2. Чекалева основы учебно-методического обеспечения процесса изучения педагогических дисциплин в педагогическом вузе: Монография. – Омск: Изд-во ОмГПУ, 1998. – 167с.
.
(Елецкий государственный университет им. );
научный руководитель – д. п.н., проф.
Комбинаторная составляющая стохастической линии
школьного курса математики
XXI век ознаменовался рядом реформ, касающихся как модернизации системы образования в целом, так и математического образования в частности. Коренным новообразованием в школьной математике является включение содержательного компонента – стохастики, предполагающей изучение элементов комбинаторики, теории вероятностей и математической статистики. Подробнее остановимся на первой из составляющих.
Изучение элементов комбинаторики способствует развитию личности, совершенствованию коммуникативных способностей, умений ориентироваться в ситуациях, связанных с выбором. Основная цель изучения комбинаторики в школе – формирование у школьников особого типа мышления – комбинаторного, а также получение средств решения вероятностных задач. Одним из центральных понятий, с которым связана данная тема, является понятие множества. Для успешного понимания положений комбинаторики нужно свободно владеть простейшими операциями над множествами; к их числу относятся: объединение, пересечение, разность множеств. Этому способствует прорешивание ряда задач.
Решение учащимися комбинаторных задач путём перебора вариантов является существенным для понимания как схемы статистического эксперимента, так и структуры пространства элементарных событий, а это в свою очередь необходимо для восприятия свойств явлений с ярко выраженной стохастической природой. Довольно часто комбинаторные представления помогают и в тех ситуациях, когда случайность скрыта от глаз наблюдателя и внешне ничем не проявляется: учащиеся вычленяют результаты наблюдений, учитывают их возможные комбинации и т. п.
На данном этапе учащихся следует познакомить с понятием графа, служащим хорошей геометрической интерпретацией перебора возможных вариантов.
Задача. Александра, Белла и Вероника купили 3 билета на 1-е, 2-е и 3-е места третьего ряда на спектакль «Вишнёвый сад». Сколькими способами они могут занять имеющиеся места?(решить задачу с использованием графа)
При изучении темы учащихся последовательно знакомят с аппаратом комбинаторного анализа в объёме, достаточном для решения многих практических задач. На данном этапе школьники сталкиваются с понятием «прикладная задача». Сам факт, что прикладная задача – задача, возникшая из практической деятельности человека, даёт возможность показа практического применения стохастической составляющей. Далее учащимся сообщается тот факт, что при решении такого рода задач используется метод математического моделирования. Его суть заключается в последовательном прохождении через три этапа:
1. Построение математической модели.
2. Получение математических результатов.
3. Принятие решения (выводы в реальном мире).
Недооценка каждого из данных трёх этапов приводит к существенным затруднениям в использовании метода математического моделирования.
По возможности необходимо на конкретных примерах не раз показывать, чем отличается каждый этап друг от друга. Как только школьники уяснят понятие «прикладная задача», а также суть математического моделирования, то сам процесс решения задач не будет вызывать существенных трудностей. Учитель должен акцентировать внимание учащихся на то, что этим методом в дальнейшем решаются все прикладные задачи. Использование задач с различной фабулой позволяет обратить внимание учащихся на то, что в этих задачах общего с математической точки зрения.
В последствии при решении вероятностных задач часто требуется найти общее число возможных вариантов и число благоприятных вариантов, отыскание которых происходит на основе комбинаторных методов. Для этого школьник должен иметь чёткое представление о перестановках, размещениях и сочетаниях.
Трудности могут начинаться там, где надо не формально, а по существу разобраться в ситуации, определить, с каким соединением в данном случае имеешь дело. Иначе говоря, может быть труден или непривычен момент интерпретации задачи, конструирования несложной модели ситуации на базе изученного математического материала, перевода её условий с житейского языка на математический, на котором предстоит выполнить формальные преобразования. Данные преобразования для рассматриваемых задач несложны, если выбран не только правильный, но ещё и рациональный путь решения. Найти такой рациональный путь помогает теория. В настоящий момент комбинаторика – это зрелая наука, которая имеет свой предмет изучения, свою структуру, свои отработанные, надёжные, мощные и разнообразные методы целенаправленной переработки информации. Кратчайший и наиболее эффективный путь её познания проходит через рассмотрение разнообразных ситуаций. В частности, благодаря ним новые понятия вводятся естественно. Учащиеся могут сразу увидеть, зачем эти понятия нужны, и как ими пользоваться.
В связи с этим можно предложить следующий подход к разрешению проблемы выбора необходимого соединения.
Учащимся поясняется, что на практике возникают задачи, связанные с установлением порядка во множестве. Например, число мест равно количеству людей, на которых мы должны разместить их. Такая система встречается часто – расставить п пробирок с химическими реагентами на п мест, или приписать каждой пробирке номер. Первую пробирку можно поставить на любое из п мест, вторую на п-1 оставшихся мест, третью на п-2 из оставшихся мест, …, предпоследнюю на одно из двух оставшихся, а последнюю на последнее место. Таким образом мы получаем произведение всех натуральных чисел от п до 1.
В общем виде произведение всех натуральных чисел от 1 до п включительно обозначают: 
Таким образом, установленный в конечном множестве порядок называют перестановкой его элементов.
Можно предложить такую задачу.
Задача. Сколькими различными способами можно рассмотреть в микроскоп препараты: срез почки, печени, желудочного эпителия, сердца и лёгкого при условии, что первым рассматривается срез сердца?
Если нас интересует порядок, в котором выбирались элементы из множества, то говорят об упорядоченной выборке, а, следовательно, о размещениях, а если нет – о неупорядоченной (о сочетаниях).
Далее учащимся сообщается, что всякая упорядоченная выборка объёма k из множества, состоящего из п элементов, называется размещением из п элементов по k элементов и обозначается через 
.
Всякая же неупорядоченная выборка объёма k из множества, состоящего из п элементов (
), называется сочетанием из п элементов по k элементов (
).
То есть в сочетаниях нас интересуют только сами элементы множества и не интересует их порядок.
Пониманию этого факта будет способствовать рассмотрение задачи.
Задача. Двойное удобрение может содержать одновременно азот (N) и калий (K), либо калий (K) и фосфор (P). В распоряжении агронома 7 кг натриевой селитры ( ), 5 кг двойного суперфосфата (
) и 4 кг сернокислого калия (
). Соотношение масс исходных удобрений в комплексах таково: 2 кг : 3 кг в N:K и 4 кг : 2 кг в К:Р. Сколькими способами можно составить какое-нибудь двойное удобрение?
В каждой конкретной комбинаторной задаче необходимо выяснить, не решается ли она непосредственно применением правил суммы и произведения.
Допустим, что в мешке лежат п разноцветных шаров. Произвольным образом мы выбираем один шар. Сколькими способа можно это сделать? Конечно же, п. Теперь эти п шаров разложим в два мешка: в первый – т шаров, во второй – k. Произвольно из какого-нибудь мешка возьмём один шар. Сколькими различными способами можно это сделать? Из первого мешка шар можно достать т способами, из второго – k разными способами. Всего 
способами. В этом и заключается правило суммы.
Задача. Сколько существует способов выбора одного карандаша из коробки, содержащей 5 красных, 7 синих и 3 зелёных карандаша?
Пусть первый член пары (цветов карточек, путей, чисел, и т. д.) можно выбрать т способами, а второй – k способами (независимо от выбора первого члена). Сколькими способами можно выбрать пару? Конечно 
способами – правило произведения.
Задача. Сколько существует трёхзначных чисел с разными цифрами?
И всё же если поиск решения вызывает определённые трудности, целесообразно составить математическую схему данной задачи, определив при этом, с каким (упорядоченным или неупорядоченным) подмножеством мы имеем дело, с повторениями или без них.
Ранее предполагалось, что все п элементов различны. Если же некоторые элементы повторяются, то в этом случае множества с повторениями вычисляют по другим формулам.
Перестановки с повторениями этот такие перестановки, элементы которых могут повторяться: 
.
Задача. Перед химиком-аналитиком 7 пакетиков с сухими веществами: нитратом серебра (
) – 2 пакетика, хлоридом бария (
) – 4, йодидом калия (
) – 1, заранее ему неизвестными. Из содержимого каждого пакетика он последовательно готовит растворы в отдельных пробирках. Сколькими способами химик может расставить 7 пробирок в штативе, чтобы начать производить качественный анализ их содержимого?
Если при выборе k элементов из п – элементы возвращаются и упорядочиваются, то говорят, что это размещения с повторениями.
Задача. Сколькими способами 6 пассажиров могут распределиться по 8 вагонам, если для каждого пассажира существенным является только номер вагона, а не занимаемое им в вагоне место?
Если при выборке k элементов из п элементы возвращаются обратно без последующего упорядочивания, то говорят, что это сочетания с повторениями.
Дополнительно можно рассмотреть с учащимися бином Ньютона и связанные с ним понятия, дабы показать внутрипредметные связи математики.
Материал комбинаторной составляющей помогает выработать необходимые при изучении стохастики умения: группировать отдельные элементы по определенному признаку, видеть различия в полученных выборках, находить все логически возможные варианты решения задачи.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
