Предметная олимпиада как составляющая индивидуального образовательного маршрута школьника (стр. 6 )

Задача	Теоретический тур	Эксперимен тальный тур
№1	№2	№3	№4	№5	№1	№2
Максимальный балл	10	10	10	10	10	15	15
Максимальное количество баллов, набранное участниками	3	10	4	0	0	13	14
Минимальное количество баллов, набранное участниками	2	7	2	1	7	7	2
Средний балл за выполнение задания	2,7	8,3	3	0,3	2,3	9,3	6,3
Число обучающихся, не присту-пивших к выполнению задания	-	-	-	-	-	-	-
Число обучающихся, набравших 0 баллов при выполнении задания	-	-	-	2	2	-	-

Задача 1 «В прачечной». Большинство участников верно подошли к нахождению уровня воды, но рассмотрели лишь один случай (тело не всплывает). Отсутствие использования условия плавания тел привело к невозможности правильного определения уровня воды. Рассмотрение только одного варианта указывает на недостаточный уровень усвоения обучающимися данной темы. Участники не только не воспользовались законом Архимеда для нахождения глубины погружения тела в воду, но и не учли геометрические условия задачи, затрудняясь в использовании знаний из области математики (объем тел, соотнесение площадей поверхности) в решении задачи.

Задача 2 «Испорченный кран» наиболее успешно выполнена участниками олимпиады, набравших от 70% до 100% баллов. Участники, справившись с анализом физического условия задачи и верно использовав физические закономерности, допустили ошибки в определении площади поверхности воды. Соответственно, это приводило к неверному нахождению установившейся температуры воды.

Задача 3 «Мелкокалиберная винтовка». При решении данной задачи большинство участников при верной записи уравнения движения пули и его проекции на оси ОХ, ОУ в дальнейшем неверно находили соотношение между максимальным отклонением высоты попадания в мишень от ее среднего значения и скорости наиболее медленных и быстрых пуль, что приводило к неверному определению максимального отклонения скорости пули от ее среднего направления. Задача предполагала несколько вариантов решения, в том числе и наиболее простой, но требующий навыков использования приближений (Δv=v2-v1, v0= ½(v1+v2)). Не логичным было получение окончательного верного выражения для разницы высот Δh при промежуточных ошибочных определениях аналитического выражения для hi.

Задача 4 «Очень скользкая дорога» вызвала наибольшие затруднения: лишь один участник получил 1 балл за ее выполнение. Участники недостаточно глубоко проанализировали представленные в задаче данные: затруднения в нахождении времени движения с большим коэффициентом трения приводило к неверному определению полного времени движения и, соответственно, наименьшего времени от момента начала движения для преодоления участка с меньшим коэффициентом трения. Не учитывалось постоянство скорости на последнем участке движения. Низкий уровень успешности связан с тем, что задача требовала глубокого физического анализа условий, навыков аналитических преобразований, сопровождаемых непрерывным обобщением теоретических данных, навыков моделирования.

Задача 5. «Амперметры и вольтметры» предполагала использование закона Ома; закономерностей последовательного и параллельного соединения проводников; свойств основных приборов (амперметров и вольтметров). Обучающиеся показали владение основным программным материалом на репродуктивном уровне в стандартных условиях, но переход к эквивалентной схеме (творческий уровень) выполнен не был, что не позволило справиться с промежуточными вопросами в процессе решения. Данные препятствия определяются не только полученными в процессе обучения знаниями и умениями, но и требуют привлечения пространственного логического мышления.

Задача 1 «Скатывание теннисного шарика» экспериментального тура предполагала исследование обучающимися параметров и характеристик движения тела по наклонной плоскости. Учащиеся более успешно справились с заполнением таблицы и усреднением времени скатывания. Затруднения возникли при определении характеристик (коэффициента п, постоянной А), исходя из экспериментально полученных данных и их анализа. Сложность вызвало построение графиков t~(sin a)-1/2 и а(a).

Задача 2 «Сопротивление графита» экспериментального тура предоставляла возможность участникам самостоятельно спланировать ход исследования удельного сопротивления материала. Успешно выполнив отдельные шаги, необходимые для получения результата (запись закона Ома, аналитический вывод зависимости для сопротивления графита), обучающиеся в целом затруднились при составлении схемы проведения эксперимента. Соответственно, при правильной записи закон Ома для участка цепи в результате неверных данных, полученных в эксперименте, неверно рассчитывалось числовое значение сопротивления стержня.

Итоги выполнения заданий теоретического и практического туров обучающимися 10 класса представлены в таблице 3:

Таблица 3. Итоги выполнения заданий Олимпиады по физике обучающимися 10 класса

Задача	Теоретический тур	Эксперимен тальный тур
№1	№2	№3	№4	№5	№1	№2
Максимальный балл	10	10	10	10	10	15	15
Максимальное количество баллов, набранное участниками	10	10	7	3	4	15	10
Минимальное количество баллов, набранное участниками	0	1	3	0	0	6	8
Средний балл за выполнение задания	4,3	4,3	5,3	1	2	11	9,3
Число обучающихся, не присту пивших к выполнению задания	-	-	-	1	1	-	-
Число обучающихся, набравших 0 баллов при выполнении задания	1	-	-	2	1	-	-

Задача 1 «Про тазики» в своей теоретической основе аналогична соответствующему заданию 9 класса, отличие состояло в необходимости геометрической оценки параметров объекта, исходя из физических характеристик. Участники верно использовали условие плавания тел и справились с определением радиуса R1, но испытывали определенные трудности при нахождении максимального значения R1, определяемого при сравнении полученных значений и условий задачи. Данные трудности связаны с недостаточным использованием данных из области геометрии (необходимость геометрического анализа условия размещения двух твердых тел определенных размеров внутри тела с известными параметрами) и поверхностным анализом физических явлений (обучающиеся не учли увеличение объема жидкости в процессе).

Задача 2. «Блоки и веревка» предполагала применения условий равновесия механической системы. При этом отличие от традиционных задач данного класса состоит в учете массы веревки, геометрических размеров блоков. Участники, действуя шаблонно, не учитывали массу веревки, поясняя это невесомостью блоков, при этом не учитывались и геометрические размеры самих блоков. Как результат, рассматривались не все действующие на систему силы, неверно записывалось условие равновесия. Попытка подмены силы тяжести веревки силой тяжести металлического куба также являлось необоснованным. Некорректным была и попытка применения уравнения моментов. Отдельные недочеты отмечены в расстановке сил тяжести отдельных частей веревки. Близость содержания данной задачи к традиционным заданиям, предлагаемым в школе, повышала интерес участников к выполнению задач.

Задача 3 «Брусочки». Участники успешно справились с заданиями базового уровня (определили ускорение брусков и их скорость после взаимодействия, конечную скорость). Но в процессе работы был рассмотрен только один случай движения тел (не рассматривалась ситуация отсутствия достижения нижним бруском стенки и отсутствия столкновения). Никто из участников не справился с построением графика зависимости b=(v02).

Задача 4 «Потерянные оси» для обучающихся оказалась наиболее сложной: частично с выполнением задания справился лишь один из участников. Несмотря на относительную простоту задачи, обучающиеся не применили для ее решения первое начало термодинамики. Участниками не использовано знание геометрической интерпретации работы газа (работу газа можно найти как площадь фигуры под графиком процесса в системе координат (р;V)). Не смогли обучающиеся справиться и с промежуточными шагами (выразить работу газа на участках 1-2 и 2-3, так как они не являются изобарными).

Задача 5 «Мостик». Участники справились с определением общего сопротивления, общей силы тока в первой части задачи, ошибки связаны с неверным определением силы тока, протекающего в параллельно соединенных участках. Ошибочно определено направление отклонения стрелки вольтметра (определение потенциалов двух точек, выбор точки большего и меньшего потенциала). Учащиеся испытывали затруднения в анализе разницы характеристик идеального вольтметра и амперметр. Участники не определили смену эквивалентной схемы. Следует отметить, что получаемая верная схема проста и решается с использованием приемов, изучаемых на базовом уровне (без применения правил Кирхгофа). Таким образом, никто из участников не справился со второй частью задачи.

Задача 1 «Скатывание теннисного шарика» экспериментального тура полностью повторяет задание для 9 класса. Участники также успешно справились с заполнением таблицы. Допущенные ошибки также аналогичны тем: определение характеристик (коэффициента п, зависимости t~(sin a)-1/2). Большинство участников не определили линейную зависимость между ускорением а и sina. Следствием явилась трудность построении графической зависимости. Коэффициент А (угловой коэффициент) обучающиеся стремились определяют графически, а рассчитывали с использованием таблицы с последующим усреднением.

Задача 2 «Плотность подсолнечного масла» экспериментального тура, глубоко продуманная авторами, предполагала использование условия плавания тел, применения условия равновесия. Участники справились с выполнением эксперимента, построили графические зависимости. Ошибки участников определялись отсутствием учета разницы между радиусом внутреннего и внешнего сечениями пробирки (считали стенки пробирки бесконечно тонкими). Вследствие этого возникали ошибочные выводы, в частности, неправильные формулировки зависимости длин l1 и l2. Затруднения связаны и с оценкой погрешности изменения полученных результатов.

Итоги выполнения заданий теоретического и практического туров обучающимися 11 класса представлены в таблице 4:

Таблица 4. Итоги выполнения заданий Олимпиады по физике обучающимися 11 класса

Задача	Теоретический тур	Эксперимен тальный тур
№1	№2	№3	№4	№5	№1	№2
Максимальный балл	10	10	10	10	10	15	15
Максимальное количество баллов, набранное участниками	4	8	10	10	5	14	15
Минимальное количество баллов, набранное участниками	2	0	0	0	0	4	4
Средний балл за выполнение задания	3,5	2,8	3,7	3	1,4	8,4	7,2
Число обучающихся, не присту пивших к выполнению задания	-	-	-	-	-	-	-
Число обучающихся, набравших 0 баллов при выполнении задания	-	4	4	3	5	-	-

Задача 1 «Стержень и вода». Все участники верно записали уравнение баланса сил и определили наименьшее значение l2, но не проанализировали условие, при котором стержень будет устойчиво плавать вертикально и не рассмотрели момент сил, действующих на стержень при отклонении его от вертикали.

Задача 2 «Грузы и блоки». Полностью с заданием никто из участников не справился. Трудность возникла при необходимости проецирования ускорения на оси ОХ и ОУ. Только один из участников установил правильное соотношение между вертикальным и горизонтальным ускорениями груза m, без учета силы реакции, действующей со стороны груза на уголок. Другой распространенной ошибкой явилась расстановка действующих сил натяжения (прикладывание к уголку одной силы натяжения Т, тогда как на него действует две силы натяжения со стороны двух нитей).

Задача 3 «Потерянные оси» в теоретической основе полностью повторяла аналогичное задание для 10 класса. В процессе работы над задачей обучающиеся не рассматривали внутреннюю энергию газа как функцию состояния. Во многом затруднения участников определялись, как и для десятиклассников, неиспользованием геометрической интерпретации работы. Ошибки связаны с записью выражения для работы и внутренней энергии. Допущены ошибки и в математических преобразованиях.

Задача 4 «Переменный резистор» несла узко тематическую направленность и для успешного решения требовала использования закона Ома для участка цепи, содержащего источник напряжения. Внешняя аналогичность задачам, решаемым в рамках базового школьного курса, привела к попыткам использования закона Ома для замкнутой цепи. Наличие видимого противоречия (отсутствие в данных задачи информации о внутреннем сопротивлении) не проанализировано. Никто из участников не использовал закон Ома для участка цепи с ЭДС. В большинстве работ не использовано понятие разности потенциалов, не анализировались потенциалы определенных точек цепи.

Задача 5 «Диод в колебательном контуре» явилась наиболее сложной для участников. При решении обучающимся необходимо было использовать характеристики конденсатора, оперировать понятиями, связанными с переменным током, особенностями строения и функциональными особенностями односторонней проводимости. В целом задача соответствует школьной программе, есть возможность при решении перехода к средним значениям, решения без использования интегрирования. Ни один из участников не справился с задачей. Большинство правильно определило напряжение на первом конденсаторе в первой части задачи. При определении работы источника тока распространенной ошибкой было использование закона Ома для участка цепи с постоянным активным сопротивлением. Учащиеся испытывали затруднение при определении силы тока через заряд на конденсаторе, в определении количества тепла, напряжения на диоде. Во второй части задачи большинство участников не смогли определить, что колебания будут продолжаться полпериода, после чего диод будет закрыт, и ток в цепи окажется равным нулю. В целом задача требовала значительного уровня владения навыками моделирования физических процессов, владения обширным кругом знаний как в области законов постоянного тока, так и переменного тока.

Задача 1 «Определение плотности подсолнечного масла» экспериментального тура полностью повторяла аналогичное задание для 10 класса. При этом большинство участников правильно установили зависимость между уровнями жидкостей (12. и l1) и определили плотность подсолнечного масла по угловому коэффициенту. Основные затруднения возникли при анализе физического смысла углового коэффициента и угла наклона зависимости уровней жидкостей (использовали вместо sin a тангенс угол наклона зависимости 12(l1)). Ошибки связаны с отсутствием учета толщины пробирки при оценке результатов измерений. Оценка погрешностей изменения не выполнена.

Задача 2 «Удельное сопротивление питьевой соды» экспериментального тура предполагала, что учащиеся обоснуют условия проведения эксперимента. Большинство участников использовали неверный метод, измеряя сопротивление раствора во всем объеме сосуда. Изначально ошибочно заданные условия привели к тому, что последующие измерения оказались неточными. Лишь один из участников после получения результатов проанализировал условия и смог аналитическим путем получить верный результат. Неточности результата определялись и тем, что некоторые участники испытывали затруднения при работе с электроизмерительными приборами, имеющими несколько пределов измерения. Соответственно, снимая показания, обучающиеся допускали ошибку в определении величины, отличающуюся от реальной на несколько порядков.

Разбор олимпиадных заданий проводился с целью объяснения участникам Олимпиады основных идей решения каждого из предложенных заданий двух туров, возможные способы выполнения заданий. В процессе проведения разбора заданий члены жюри подробно объяснили критерии оценивания каждого из заданий и дали общую оценку по итогам выполнения заданий теоретического и практического тура, проанализировали типичные ошибки, допущенные участниками Олимпиады. Согласно требованиям к проведению олимпиады, в процессе разбора заданий имели право присутствовать и участвовать сопровождающие лица, но этой возможностью воспользовались лишь два педагога.

В целом следует отметить высокий уровень заинтересованности всех участников олимпиады в процессе выполнения заданий как теоретического, так и экспериментального тура. Особенно привлекло учащихся то, что в процессе осуществления практической работы большая часть оборудования представляла собой доступные приборы и материалы. Задания теоретического тура также поддерживали высокий познавательный интерес обучающихся, что в наибольшей степени проявилось при обсуждении альтернативных вариантов решения в процессе разбора олимпиадных заданий.

Наиболее высокий уровень владения и применения при выполнении заданий теоретического тура выявлен при работе с предметным материалом следующих областей физики: законы динамики; законы постоянного тока; кинематическое уравнение движение материальной точки.

Наиболее успешно обучающиеся всех возрастов справились с заданиями на этапах, предполагавших стандартизированные алгоритмические операции. Недостаточно глубокий анализ условий задачи приводил к ошибочному восприятию внешне сходных условий с данными базовых традиционных задач. Следует отметить и отсутствие эвристических подходов к решению: успешное выполнение олимпиадных заданий строилось на основе стандартных подходов, характерных для традиционных методов обучения в образовательном учреждении. Большая часть недочетов и физических ошибок связана с недостаточным уровнем владения отдельными темами программного материала по физике, такими, как закон Архимеда; условия плавания тел; законы статики; первый закон термодинамики; законы переменного тока.

Во многих случаях обучающиеся демонстрировали затруднения в применении теоретических знаний в новых или нестандартных условиях, отсутствие навыка работы с понятиями приближения, приближенных вычислений, оперирования математическими понятиями, построением математических моделей. Затруднения возникали при необходимости проведения анализа, абстрагирования, обобщения. Рекомендации по итогам проведения регионального этапа Всероссийской олимпиады по физике:

-  учителям физики необходимо разрабатывать и реализовывать авторские элективные курсы, направленные на подготовку обучающихся к олимпиаде, начиная с 7 класса, с акцентом внимания на межпредметных связях физики и других учебных дисциплин, прежде всего математики;

-  при выборе УМК учитывать возможности учебника и задачника в отношении формирования исследовательских навыков: наличие системы исследовательских, эвристических заданий, вопросов, требующих построения моделей реальных физических процессов;

-  шире использовать в рамках классно-урочной системы фронтальные эксперименты;

-  при проведении лабораторных работ ориентироваться на исследовательский характер деятельности.

Литература, рекомендуемая для подготовки обучающихся

к олимпиаде по физике.

1.  , , Мякишев по физике для поступающих в вузы. – М.: Физматлит, 2003.

2.  Браверманн физики, развивающее ученика. Кн.1. – М.: Ассоциация учителей физики, 2005.

3.  Всероссийские олимпиады по физике. 1992 – 2004/Под ред. , . – М.: Вербум-М, 2005.

4.  , , 1001 задача по физике с решениями. – ИМП Рубикон, 1995.

5.  , , Физика. Олимпиадные задачи по физике. Международная олимпиада. – М.: МЦНМО, 2006.

6.  , Соколова представление знаний: Монография. М.: Народное образование; НИИ школьных технологий, 2005.

7.  Задачи по физике: Учебное пособие / Под ред. . – СПб.: Лань, 2001.

8.  , Шальнов по физике. – М.: Новая волна, 2000.

9.  , , Зильберман . Задачник: Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. – Дрофа, 2004.

10.  Орир Дж. Физика. Полный курс. Примеры, задачи, решения. – М., книжный дом УНИВЕРСИТЕТ, 2011.

11.  Физика. 10-11: сборник задач и заданий с ответами и решениями. Пособие для учащихся общеобразовательных учреждений / , , . – М.: Мнемозина, 2004.

12.  Страница Московской физической олимпиады на сервере Кафедры общей физики физического факультета МГУ http://www. genphys. phys. *****/ol/

13.  Веб-сайт «Олимпиады для школьников» http://www. *****/olympiads/

14.  Материалы журнала «Квант» http://www. kvant. *****/

15.  Веб-сайт «Всероссийской предметной олимпиады школьников» http://www. *****