Психодидактические основы влияния цифровых технологий на развитие познавательных способностей обучающихся (стр. 5 )

В работе отмечено: «Активность и самостоятельность в процессе обучения и овладения знаниями на занятиях элективного курса возникают лишь тогда, когда в ходе изучения объекта перед учащимися ставятся требования, диктуемые самим объектом: необходимость познания данного явления, ход его дальнейшего развития и т. д. Объективная закономерность проблемы при этом переходит в субъективную, становится значимой для учащегося и вызывает у него необходимость поиска решения; усвоение содержания знания становится потребностью. Эта потребность становится мотивирующим импульсом и помогает ученику мобилизовать свои усилия и достичь определенных успехов в обучении, способствуют развитию навыков исследовательской деятельности».

Элективный курс «Ты и физика» предполагает повторение, систематизацию знаний и отработку умений, получаемых учащимися при изучении раздела «Механика» на уроках физики.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Дидактические материалы по физике, направленные на формирование функциональной математической грамотности учащихся основной школы на содержании физики

Введение

Представленные в работе дидактические материалы включают не выстроенную систему, а лишь отдельные примеры заданий на бумажном носителе для учащихся основной школы, разработанные на содержании различных тем из курса физики и направленные как на усвоение специфических предметных знаний, так и на освоение общеучебных умений (без которых не может быть сформирована функциональная математическая грамотность учащихся).

Целью данной работы является демонстрация, насколько разнообразны по типу общеучебные умения математического и информационного характера, которыми должны владеть учащиеся для успешного освоения курса физики основой школы. В работу не включены задачи по физике, для выполнения которых ученик может просто воспользоваться знаниями, полученными на уроках математики. Например, при выполнении задания «Вычислите ускорение конца секундной стрелки, зная ее длину» ученику вполне хватит знания формулы, показывающей зависимость длины окружности от радиуса. Здесь ученик в циферблате достаточно легко может «угадать» окружность, а в длине стрелки – радиус этой окружности. Хотя зачастую и подобные простые — на первый взгляд — переходы от математики к физике для учащихся основной школы требуют дополнительных пояснений учителя. И все же для решения подобных задач хватает репродуктивных математических знаний.

Однако в физике основной школы немало различных умений, которые необходимо «взращивать» от специфического математического «базового» уровня до более высокого «продуктивного» уровня, необходимого для решения задач физического и практико-ориентированного содержания. Например, к подобным типам умений относится умение интерпретировать информацию, представленную в виде графиков или диаграмм. В этих случаях очень полезно разрабатывать специальные подборки заданий, которые бы на содержании физики способствовали формированию необходимых обобщенных умений. Такие подборки заданий должны разрабатываться с учетом важных педагогических принципов таких как: преемственность (учет первичного уровня сформированности умений школьников на уроках математики), последовательность (постепенно нарастающий уровень сложности), своевременность (общеучебную «надстройку» следует начинать осваивать на физике только после изучения соответствующей базовой темы на уроках математики), доступность (учащимся должны даваться необходимые пояснения или образцы выполнения новых для них операций).

В настоящее время подобная работа выполнена на содержании учебника «Физика. 7 класс» и оформлена в виде «Рабочей тетради» [60]. Аналогичная работа ведется на содержании учебника «Физика. 8 класс» . В данной работе приведены некоторые интересные задания из этих разработок. Например, задание №2.1 создано по стандартам международых исследований PISA. Это задание, будучи — на первый взгляд — весьма несложным, на поверку оказывается трудным даже для учителей, так как требует для своего выполнения и умения «читать» графическую информацию, и хорошего пространственного воображения.

Хотелось бы отметить, что задания, направленные на формирование общеучебных умений математического характера, становятся заметно эффективнее, если представлены в интерактивном компьютерном виде, так как компьютер способен обеспечить своевременную проверку правильности их выполнения. Это подтвердил педагогический эксперимент, проведенный с использованием дидактических интерактивных материалов, размещенных в электронном издании «Физика. 7 кл» [52].

В данной работе приводятся задания, направленные на формирование следующих общеучебных умений, освоение которых необходимо для формирования математической компетентности и функциональной математической грамотности учащихся:

1. Умение выбирать и использовать масштабную единицу.

2. Умение интерпретировать графическую информацию.

3. Умение работать с процентами и диаграммами (построение и интерпретация).

4. Умение работать с табличными данными.

5. Знание единиц СИ и умение использовать кратные и дольные приставки к единицам.

6. Умение работать с большими и малыми числами.

7. Умение работать с геометрическими понятиями и соотношениями для решения.

8. Умение переводить данные графика в табличный вид и наоборот.

9. Умение работать со схематическим и вербальным представлением информации.

10. Умение работать с табличными данными и приставками (кратными и дольными).

12. Умение получать ответ в заданных единицах измерения и с заданной точностью (умение округлять ответ).

1. Умение выбирать и использовать масштабную единицу

Задание 1.1 (7класс. Тема «Механическое движение»).

Мальчик съехал с горы на санках из точки А и остановился в точке С. Траектория его движения АВС, причем АВ = ВС. Определите путь мальчика по данным, указанным на рисунке.

Решение:

Задание 1.2 (7класс. Тема «Механическое движение»).

Жучок равномерно прополз по стеблю растения отрезок ОА за 10 с. Длина стороны клетки равна 2 см. Определите скорость жучка.

——————————————————————————————

____________________________________________________________

Задание 1.3 (7класс. Тема «Сила»).

Определите модуль силы , действующей на тележку со стороны нити.

F = ________ Н

Задание 1. 4 (8класс. Тема «Тепловое движение. Температура»)

1.2. Используя заготовку, нарисуйте термометр с делениями от 0 до 100 °С. Отметьте на рисунке точки, соответствующие температуре указанных процессов.

Точка А – температура тающего льда (снега).

Точка Б – температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

Точка С – нормальная температура человеческого тела

2. Умение интерпретировать графическую информацию

Задание 2.1. (7 класс. Тема «Механическое движение»)

Вокруг ромашки кружила бабочка. На графике представлена зависимость расстояния l (от бабочки до цветка) от времени t. Что можно сказать о движении бабочки, анализируя каждый из участков графика? Ответ запишите в пустых оконцах с помощью чисел, которые соответствуют нужным характеристикам.

1. Бабочка сидит на ромашке	2. Бабочка летит к ромашке

Задание 2.2 (7класс. Тема «Скорость. Единицы скорости»).

Анализируя представленный на рисунке график, заполните пропуски в тексте.

В момент начала наблюдения скорость тела составляла _____, и далее она не менялась в течение _____. Затем скорость увеличилась до _____ и оставалась неизменной в течение _____ с.

С меньшей скоростью тело прошло путь, равный _____ , а с большей скоростью – путь, равный ____ . Всего за 5 с тело прошло путь, равный _____ . Средняя скорость тела за все время наблюдения за ним составила ______.

Задание 2.3. (7 класс. Тема «Атмосферное давление на различных высотах»)

750

Выберите на рисунке и обведите график, который наиболее правильно отражает зависимость атмосферного давления р от высоты h над уровнем моря.

Задание 2.4 (8класс Тема «Внутренняя энергия»)

По графику опишите характер изменения температуры тела и количественные

параметры каждого участка теплового процесса, вставляя в тексте пропущенные числа.

Как меняется внутренняя энергия на каждом из этапов?

В начальный момент тело имело температуру _____оС. Затем в течение _______минут оно нагрелось до _____ оС. С ____-ой по _____-ую минуту тело остыло на _____ оС.

Затем тело нагревалось в течение _____минут, и его температура достигла _____ оС в конце ______минуты. Увеличивается или уменьшается внутренняя энергия на участке АВ ?____________ На участке ВС? ____________ На участке CD? _____________

Задание 2.5 (8класс Тема «Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении»)

На одинаковых плитках нагревают два одинаковых сосуда I и II с разной массой воды. На рисунке представлены графики зависимости изменения температуры воды в каждом из сосудов от времени. Сопоставляя данные графиков, определите, в каком из сосудов было налито больше воды?

Ответ: Больше воды находится в сосуде №___, потому что _____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Задание 2.6 (8класс. Тема «Внутренняя энергия»)

На рисунке представлен график зависимости температуры воды в кастрюле от времени. Как изменилась температура воды за первые две минуты?

Задание 2.7 (8класс. Тема «График плавления и отвердевания кристаллических тел»)

На рисунке представлен график зависимости температуры нафталина от времени.

Заполните в тексте пропуски.

Начальная температура нафталина была равна ______°С, а конечная температура составила ______°С. На основании графика можно утверждать, что нафталин начинал плавиться через ______ минуты после начала нагревания. Процесс плавления продолжался в течение _____ мин. Температура плавления нафталина равна ____________. Если нафталин охладить, то температура отвердевания будет равна ______.

Задание 2.8 (8класс. Тема «Зависимость силы тока от напряжения»)

На рисунке приведены экспериментальные результаты измерений напряжения на концах проводника при разных значениях силы тока в нем. Каким будет электрическое сопротивление этого проводника при силе тока 1,5 А?

4 Ом 2 Ом 0,75 Ом 0,25 Ом

3. Умение работать с диаграммами (построение и интерпретация)

Задание 3класс. Тема «Коэффициент полезного действия механизма»)

Рабочий закатывает тележку массой 40 кг на платформу высотой h = 100 см, прикладывая силу F = 125 Н. Длина наклонной плоскости 4 м.

Определите КПД механизма (в % процентах).

Дано СИ Решение

Ответ:

Задание 3.2 (8 класс. Тема «Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах»)

На спиртовке нагревают воду массой 100 г от 20 до 80 °С. Определите массу спирта, который потребуется для этого, если КПД спиртовки составляет 20%. Ответ округлите до целых.

Дано: Решение:

Ответ:

Задание 3.3 (8 класс. Тема «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля – Ленца»)

Вода массой 0,4 кг нагрелась от 0 °С до кипения за 3,5 мин в электрочайнике мощностью 1000 Вт. Определите КПД чайника. Ответ (в %) запишите в таблицу, используя одно окошко для написания одной цифры или знака.

%   

Задание8 класс. Тема «Электродвигатель»)

За 2 минуты электродвигатель поднимает груз массой 500 кг на высоту 10 м. При этом напряжение на входных контактах 380 В, и через них течет ток силой 6А. Считая

g = 10 Н/кг, вычислите КПД электродвигателя. Ответ (в %) округлите до целых.

Дано: Решение:

Ответ:

Задание 3.5 (8 класс. Тема «КПД теплового двигателя трактора»)

Трактор тащит тележку с постоянной скоростью, развивая при этом мощность

70 кВт и сжигая 25 кг солярки за 1 час. Удельная теплота сгорания солярки 42700 . Определите КПД теплового двигателя трактора. Ответ (в %), округлив до десятых, запишите в таблицу, используя одно окошко для написания одной цифры.

Дано: Решение:

Ответ:

%

Задание класс. Тема «Превращение одного вида механической энергии в другой»)

Камушек массой 80 г, подброшенный с поверхности Земли вертикально вверх со скоростью 10 м/с, достиг максимальной высоты hмах = 5,0 м.

А) Пренебрегая сопротивлением воздуха,

вычислите потенциальную ЕП, кинетическую ЕК и механическую Е энергию тела (с точностью до десятых) на различной высоте h относительно поверхности Земли. Считайте g » 10 Н/кг.

Указание: ячейки таблицы можно заполнять в любом порядке. Е = ЕП+ ЕК.

Точка	А	В	С
Высота h, м	0	1,0	2,0
ЕП, Дж
ЕК, Дж
Е, Дж

Б) На рисунке закрасьте столбики таким образом, чтобы в результате получилась диаграмма, характеризующая соотношение между кинетической и потенциальной энергий камушка в разных точках пространства.

Указание: Столбики, соответствующие потенциальной и кинетической энергии, закрашивайте различным цветом.

Задание 3.7 (8класс. Тема «Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах»)

На рисунке показана траектория движения левого борта тележки, скользящей по гладкому столу под действием силы упругости пружины, поочередно то сжимающейся, то разжимающейся. Силой трения тележки о стол можно пренебречь. Точки Л и П – это крайние точки траектории, соответствуют максимальному сжатию и максимальному растяжению пружины. Точка О соответствует положению борта тележки, когда пружина не деформирована.

1) На траектории борта тележки отметьте:

·  точки, где потенциальная энергия сжатой и растянутой пружины максимальна, сделайте надпись «max Eп»

·  точки, где потенциальная энергия пружины минимальна, отметьте «min Eп »

·  точки, где кинетическая энергия тележки максимальна, сделайте надпись «max Eк»

·  точки, где кинетическая энергия тележки минимальна, надписью «min Eк»

·  точки, где сохраняется механическая энергия тележки постоянной, синим цветом

2) Допишите предложение.

Во время движения тележки под действием силы упругости пружины механическая энергия системы «пружина + тележка» ____________________ _____________ согласно закону сохранения __________________ ____________________.

3) Постройте диаграмму, характеризующую соотношение между потенциальной, кинетической и механической энергиями системы в точках Л, О, П. Столбики, высота которых характеризует один и тот же вид энергии, раскрашивайте одним и тем же цветом: синий для Eп, зеленый для Eк и черным для Eмех. Высота каждого столбика должна показывать, какую долю от максимального значения составляет та или иная энергия системы в данной точке.

Задание 3.8. (8класс. Тема «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца»)

Два резистора сопротивлением R1 = 40 Ом и R2 = 20 Ом соединены последовательно и через ключ подключены к источнику тока. Выберите диаграмму, которая показывает распределение количества теплоты, выделяющегося на первом и втором резисторах за

1 с.

А Б В Г

Задание 3.9. (8класс. Тема «Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца»)

В комнате работают две лампы накаливания сопротивлением R1 = 5 Ом и R2 = 20 Ом, по отдельности подключенные к бытовой электросети. Выберите диаграмму, которая показывает распределение количества теплоты, выделяющегося на спиралях первой и второй лампы за 1 с.

·  А

Б В Г

4. Умение работать с табличными данными

Задание 4.1 (8 класс. Тема «Тепловое движение. Температура»)

Вставьте в таблице недостающие числа

Термометр, №	Показание прибора t, оС	Показание прибора, округленное до целых	Показание прибора по шкале Кельвина
1	26,7 оС
2	45,5 оС
3	—25,7 оС

Задание 4.2 (7 класс. «Потенциальная и кинетическая энергия. Превращение одного вида механической энергии в другой». 8 класс. Тема «Внутренняя энергия»)

Тело массой m движется на высоте h со скоростью u относительно поверхности земли. Запишите формулы, позволяющие вычислять потенциальную Eпот, кинетическую Eкин и механическую Eмех = (Eпот + Eкин) энергии тела относительно поверхности земли.

Eкин =_______ Eпот = ______ Eмех = _________

Используя записанные формулы, в таблице отметьте случаи, когда энергия возрастает, убывает и не меняется.

	Eкин	Eпот	Eмех
при возрастании h
при возрастании u
при возрастании m

Задание 4.3. (8 класс. Тема «Удельная теплоемкост»ь)

Проанализируйте числовые данные, приведенные в таблице. (См. Таб. 1 учебник 8 кл «Удельная теплоемкость некоторых веществ»).

У какого вещества самая маленькая удельная теплоемкость, и чему равно ее значение? __________________

У какого вещества самая большая удельная теплоемкость, и чему равно ее значение? ____________________

Во сколько раз выписанные вами значения отличаются друг от друга?

_______________________________________________________________________________________

Задание 4.4. (8 класс. Тема «Плавление и отвердевание кристаллических тел)

В верхней строке колонке таблицы вписаны температуры плавления для некоторых веществ. Пользуясь таб. 3 из учебника , впишите в нижнюю строку названия соответствующих веществ.

t, °С	1500	3045	-210	1200	660	-39	0
вещество

Задание 4.5. (8класс. Тема «Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого ими при охлаждении»)

Сопоставьте между собой величины, характеризующие количество теплоты Q, переданное окружающей среде остывающими телами, изготовленными из одного и того же материала.

Тело 1	Установить соотношение, используя знаки < , = , >	Тело 2
Изменение температуры	Масса	Q1 ? Q2	Изменение температуры	Масса
от 80 до 20 °С	0,5 кг	Q1 ____ Q2	от 80 до 40 °С	0,5 кг
от 70 до 10 °С	0,9 кг	Q1 ____ Q2	от 70 до 10 °С	0,8 кг
от 60 до 20 °С	1,0 кг	Q1 ____ Q2	от 90 до 50 °С	700 г

5. Знание единиц СИ и умение использовать кратные и дольные приставки к единицам

Задание 5. 1 (7 класс. Тема «Физические величины. Измерение физических величин»).