Предметная олимпиада как составляющая индивидуального образовательного маршрута школьника (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ

МУРМАНСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ИНСТИТУТ ПОВЫШЕНИЯ

КВАЛИФИКАЦИИ РАБОТНИКОВ ОБРАЗОВАНИЯ И КУЛЬТУРЫ

Предметная олимпиада как составляющая индивидуального образовательного маршрута школьника

Учебно-методическое пособие для учителей и преподавателей физики

Мурманск

2011

Автор-составитель , доцент кафедры естественно-научного и математического образования

Учебно-методическое пособие предназначено для использования в системе повышения квалификации и являются частью учебно-методического комплекта по обучению работников образования эффективным приемам разработки индивидуальных образовательных маршрутов школьников. Содержит теоретический и практический материал, позволяющий проектировать в образовательном процессе условия для формирования познавательной компетентности обучающихся.

Содержание

Введение

Индивидуальный образовательный маршрут школьника как средство формирования познавательной компетентности школьника

Общая характеристика олимпиадных заданий по физике

Методический практикум организации обучения школьников решению олимпиадных заданий

Задания муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников по физике и система оценивания в учебном году в Мурманской области.

Задания регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников по физике в учебном году в Мурманской области (теоретический тур) и указания к их решению

Задания регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников по физике в учебном году в Мурманской области (экспериментальный тур) и указания к их решению

Особенности проведения регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников по физике в учебном году в Мурманской области

Литература, рекомендуемая для подготовки обучающихся к олимпиаде по физике.

Введение

Современный этап общественного развития характеризуется становлением принципиально новых приоритетов в образовательной сфере, важнейшим из которых является повышение качества образования. В «Концепции социокультурной модернизации образования» подчеркивает ориентацию на такие важные для отечественной системы образования идеологические установки, как понимание и поддержка ценности индивидуального развития каждого ученика, вариативность образования. Реализацией данных идей являются индивидуальные образовательные маршруты школьников.

Практическая реализация индивидуальных образовательных маршрутов недостаточно проработана. Учитывая тот факт, что индивидуальные образовательные маршруты выступают как средство формирования познавательной компетентности, наиболее важным является рассмотрение одной из составляющих этого процесса – подготовки к предметным олимпиадам школьников.

Методические рекомендации предназначены для использования в системе повышения квалификации и являются частью учебно-методического комплекта по обучению учителей и преподавателей физики эффективным приемам разработки индивидуальных образовательных маршрутов школьников на основе включения в олимпиадное движение.

В первом разделе пособия анализируются подходы к пониманию индивидуального образовательного маршрута школьника. Второй раздел направлен на преодоление затруднений педагогов в процессе разработки форм и методов сопровождения процесса подготовки школьников к предметным олимпиадам по физике при продвижении внутри индивидуального образовательного маршрута. Далее представлены материалы муниципального и регионального этапов Всероссийской предметной олимпиады по физике в 2011 году, включающие указания к работе с каждым заданием. Приводимые критерии ответов позволят обучающимся, самостоятельно работающим с предложенными текстами провести оценку успешности выполнения заданий. Рекомендуемая литература может использоваться как педагогом в ходе практической деятельности, так и обучающимся в процессе самостоятельной работы.

Индивидуальный образовательный маршрут школьника как средство формирования познавательной компетентности школьника

писал: «…в стенах школы не должно быть ученика, который был бы только воспитанником, которого кто-то вел бы за руку». В основе образовательного процесса должна быть положена личная деятельность ученика, и все искусство педагога сводится к тому, чтобы направлять и регулировать эту деятельность. Личный опыт воспитанника делается основной базой педагогической работы (). В рамках компетентностной парадигмы выделяются две неотъемлемые характеристики процесса – стандартизация и вариативность образовательной системы и создания образовательной среды, гарантирующей право на успех (). В рамках стратегии социокультурной модернизации образования выделяются базовые ориентиры, среди которых особую ценность приобретают:

-  формирование «компетентности к обновлению компетенций», мотивация к обучению как ведущей цели образования ();

-  проектирование вариативных психолого-педагогических технологий формирования универсальных познавательных действий, обеспечивающих решение учебных задач на разных ступенях образования.

Индивидуальные образовательные маршруты являются способом реализации вариативности в рамках компетентностного подхода с приоритетным значением субъект-субъектных отношений педагога и обучающегося. В теории и практике обучения существует различная интерпретация понятия «индивидуальный образовательный маршрут», в контексте компетентностной парадигмы наиболее обосновано рассматривать его как интегрированную модель образовательного пространства, создаваемого с целью активизации личностных возможностей ученика, формирования ключевых компетенций, организации конструктивного взаимодействия учителя и ученика на субъект-субъектных позициях.

Технология конструирования индивидуальных образовательных маршрутов, предполагает использование динамической модели. Процесс выявления, реализации и развития способностей учащихся происходит в ходе образовательного движения по индивидуальным образовательным маршрутам, и при разработке последних невозможно точно задать конечный результат – в полной мере он определяется самим обучающимся и теми «открытиями себя», которые на этом пути ребенок совершит. При этом сам процесс самораскрытия имеет определенные ключевые точки, которые могут быть определены как компетенции. В возрастном отношении подобный подход наиболее важен для подросткового возраста, который, с одной стороны, обладает значительным потенциалом в развитии личности, с другой стороны – может становиться препятствием на пути развития. Именно на рассматриваемый возрастной этап приходится начало изучения систематического курса физики 7-9 класса. Новый подход к пониманию индивидуального образовательного маршрута как гибкой и открытой формы взаимодействия ученика и учителя позволяет обеим взаимодействующим сторонам не только формулировать глобальные образовательные цели, но и промежуточные, ориентируясь на познавательные индивидуальные достижения обучающихся, потенциальные возможности коллектива класса, значительно шире использовать развивающие возможности учебного предмета, способствуя поддержке учебной мотивации. Но набольшее значение имеет формирование познавательной компетентности обучающихся. В рассмотрении исследователями состава ключевых компетенций (, , ) как одна из наиболее значимых выступает познавательная, проявляющаяся и как средство, и как результат образования. Познавательная компетентность, базируясь на когнитивных умениях, относится к самостоятельной познавательной деятельности и распространяется не только на учебный процесс, но и на сферу познания, а, следовательно, личность в целом ().

Повышение значимости индивидуальных образовательных маршрутов, выступающих как средство формирования познавательной компетентности, приводит к необходимости расширения числа форм практической реализации персонифицированного обучения, среди которых достаточное значение имеет олимпиадное движение.

Выполнение заданий олимпиадного уровня – большая работа, в ходе которой требуются различные составляющие познавательной компетентности:

-  когнитивная (умение чувствовать окружающий мир, задавать вопросы, отыскивать причины явлений, обозначать свое понимание или непонимание вопроса);

-  креативные (воображение, гибкость ума, чуткость к противоречиям; свобода мыслей; прогностичность; наличие своего мнения);

-  самоорганизация деятельности (способность осознания целей учебной деятельности и умение их пояснить; поставить цель и организовать её достижение; рефлексивное мышление; коммуникативные качества).

Для адекватного включения форм работ, основанных на подготовке и выполнении олимпиадных заданий, в процесс продвижения обучающихся внутри образовательного маршрута педагогу необходима особая образовательная среда, основанная на глубоком понимании характерных особенностей предметной олимпиады различного уровня. Всероссийская предметная олимпиада школьников обладает своими особенностями, которые определяются и спецификой самой учебной дисциплины.

Общая характеристика олимпиадных заданий по физике

Главная характерная особенность олимпиадной задачи по физике – ее нестандартность, внешняя непохожесть на типовые задачи. Для решения большинства олимпиадных задач требуются узкопредметные умения: строить физические модели, применение физических законов на основе их глубинного понимания, умения самостоятельно применять их в различных ситуациях, свободное владение математическим аппаратом, без которого получение решения большинства физических задач невозможно.

Трудность олимпиадных задач естественным образом возрастает с каждым следующим этапом олимпиады. Задачи школьного этапа несколько сложнее типовых комплексных задач повышенного уровня, решаемых в условиях программного обучения. Решение их не должно представлять трудности для школьника, который успешно освоил соответствующие разделы школьного курса физики и обладает опытом применения собственных знаний в стандартных ситуациях. Задания муниципального этапа не только предполагают владение школьным курсом физики, но и готовность использовать знания в нестандартной ситуации. Для заданий регионального этапа необходимо овладение определенными приемами и методами, которые, хотя и не выходят за рамки школьной программы, но либо специально в школе не изучаются, либо изучаются поверхностно в курсе других учебных дисциплин (например, математики).

Особенно следует остановиться на фиксированных тематических линиях, систематически встречающихся в заданиях муниципального и регионального этапа олимпиады и требующих овладения определенными приемами и методами работы, относящимся к ограниченному кругу вопросов школьного курса физики. Среди традиционно встречающихся примеров таких приемов можно назвать:

-  методы расчета сопротивлений электрических цепей постоянного тока, состоящих из бесконечного числа резисторов,

-  приемы расчета цепей постоянного и переменного тока, содержащие реактивную нагрузку и т. д.

Примером могут служить фиксированные тематические линии, требующие применения конкретных приемов и методов работы с задачей в заданиях регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников по физике для учащихся 11 класса:

Задача 4. Замыкание и размыкание ключа (2008 г.). В электрической цепи (рис.) ключ K замкнули на некоторое время τ, а потом разомкнули. За время после размыкания ключа через катушку индуктивности протёк заряд q2 = 9мкКл. Какой заряд q1 протёк через резистор R за время, пока ключ был замкнут? Вычислите продолжительность времени τ, на которое замкнули ключ K. Сопротивление резистора R = 500кОм, ЭДС батарейки U = 9 В. Внутренним сопротивлением батарейки и сопротивлением катушки индуктивности пренебречь.

Задача 4. Цепь с катушкой (2009 г.). Электрическая схема (рисунок) состоит из источника постоянного тока с ЭДС Е и внутренним сопротивлением r, индуктивности L и сопротивления неизвестной величины. Ключ К в схеме сначала замыкают, а затем размыкают в тот момент, когда скорость изменения энергии, запасенной индуктивностью, достигает максимума. Какое количество теплоты выделится в схеме после размыкания ключа?

Задача 4. Цепь с конденсатором (2010 г.). Электрическая схема (рисунок) состоит из источника постоянного тока с ЭДС Е и внутренним сопротивлением r, емкостью С и резистора R. В начальный момент конденсатор не заряжен. Ключ К в схеме сначала замыкают, а затем размыкают в тот момент, когда скорость изменения энергии, запасенной в конденсаторе, достигает максимума. Какое количество теплоты выделится в схеме после размыкания ключа?

Задача 5. Диод в колебательном контуре (2011 г.). Электрическая цепь состоит из идеального источника тока с ЭДС Е, двух конденсаторов емкостью С и 2С, катушки индуктивности L, сопротивлений R и r, идеального диода D и двух ключей К1, К2 (рис.5). В начальный момент времени конденсаторы не заряжены, а ключи разомкнуты. Сначала замыкают ключ К1. Найдите:

напряжение U2С, установившееся на конденсаторе 2С; работу А, совершенную источником тока.

После того, как конденсаторы зарядятся, ключ К1 размыкают, а ключ К2 размыкают. Затухание в получившемся RLC-контуре мало, то есть теплота, которая выделяется на резисторе R за полпериода колебаний, намного меньше начальной энергии, запасенной в конденсаторе емкостью 2С.

Найдите зависимость силы тока I=i(t) от времени. Постройте соответствующий график. Определите количество теплоты QR, которая выделится на резисторе. Вычислите установившееся напряжение UD на диоде.

Приведенные выше примеры тематических линий, прослеживаемых в заданиях, показывают, что успешность участия школьника в предметной олимпиаде определяется не только деятельностью в рамках стандартного школьного курса физики, но и подготовкой с использованием специальных методик, направленных на знакомство и овладение приемами работы с нестандартными заданиями. При этом полезны различные формы работы – групповые, индивидуальные, самостоятельная деятельность. В первом случае важную роль для обучающихся играет пример сверстников, раскрытие для себя стиля научного мышления в рамках нестандартной физической задачи, вербализация логики размышления, выдвижения предположений, альтернативные примеры построения математической модели задачи. Индивидуальная работа с обучающимся позволяет методически отработать с учетом личностных особенностей мышления школьника определенные приемы деятельности, выявить наиболее успешные стратегии работы над заданиями, препятствия в существующих подходах для достижения результата. Организация самостоятельной работы школьника с заданиями олимпиадного уровня необходима в двух направлениях: организация самостоятельной деятельности по решению заданий подобного уровня и работа с пособиями, включающими разобранные решения олимпиадных задач. Оба направления предполагают деятельностный подход к обучению.

Особенностью регионального этапа является включение в качестве обязательного экспериментального тура. Простейшим вариантом такой задачи является школьная лабораторная работа по физике исследовательского характера. Основное отличие лабораторной работы от экспериментальной олимпиадной задачи состоит в том, что при выполнении лабораторной работы учащийся может воспользоваться учебником, в котором описаны методика измерений, указана нередко последовательность действий и способ обработки получаемых экспериментально данных, приведены формулы для расчетов. При решении заданий экспериментальной задачи обучающийся должен самостоятельно продумать ход проведения измерений, выбрать наилучшую методику. В качестве важного приема в процессе подготовки к работе с заданиями данного тура следует назвать домашние самостоятельные исследовательские проекты, преобразование стандартных лабораторных работ в исследовательские. Следует обратить внимание, что используемое в ходе работы оборудование достаточно доступно в обычных условиях деятельности, может быть изготовлено вручную, либо имеется в составе школьного оборудования. Начиная с учебного года, планируется включение в задания муниципального этапа одной экспериментальной задачи для каждой возрастной группы. Важно научить школьников культуре выполнения эксперимента, правилам оформления работ и представления результатов, способам оценки погрешностей измерений. Подобное задание может быть представлено не только как непосредственное использование реального оборудования, но и как мысленный эксперимент, данные реального эксперимента, требующие анализа и оценки.

Достаточно важным аспектом является соотношение между школьной программой изучения физики и программой Всероссийских физических олимпиад. Учитывая использование в образовательных учреждениях Мурманской области различных УМК, предполагающих рассмотрение нередко целых разделов курса физики в различные периоды в рамках одной ступени обучения, данный аспект является достаточно актуальным в рамках подготовки школьников к олимпиаде. Нежелательно форсировать прохождение тем в ускоренном виде лишь с целью выполнения заданий предметной олимпиады. Во-первых, перечень фактов, которыми являются полученные в таких условиях знания, не актуален для обучающихся, перегружает их. Во-вторых, любые знания в рамках определенной учебной дисциплины должны обрести смысловые связи, перейти в ранг навыков и умений, поддерживающих формирование познавательной компетентности. По этой причине важно для обучающихся, имеющих повышенные образовательные потребности, создавать условия, позволяющие преодолеть данные затруднения. Прежде всего, это касается различных форм обучения, которые могут быть использованы обучающимся в процессе построения индивидуального образовательного маршрута. В первую очередь к ним следует отнести элективные курсы, разрабатываемые педагогом с учетом актуального уровня развития группы обучающихся, кружковая работа, дистанционные формы взаимодействия с обучающимися. Важным является и выбор педагогом УМК на начальном этапе изучения физики как учебной дисциплины, так как именно в этот период закладываются основы естественно-научного мышления. По этой причине хорошей опорой могут стать «опережающие» учебные формы работы – элективные курсы для обучающихся 5 – 6 классов «Физика в самостоятельных исследованиях», «Физика и химия», «Физика и астрономия», акцентирующие межвозрастные и межпредметные связи, организуемые с целью формирования широты и гибкости мышления школьников.

Подводя итог данного раздела, следует отметить, что решение олимпиадных заданий различного уровня – не самоцель, а одно из направлений, по которому следует ребенок в процессе построения собственного образовательного маршрута. Задания олимпиадного уровня способствуют развитию познавательных компетентностей, но не являются унифицированной формой. По этой причине педагогу важно предоставлять возможность ознакомления с олимпиадными заданиями как можно большему числу обучающихся, но не исключать и других форм работы.

Методический практикум организации обучения школьников решению олимпиадных заданий

Задание 1. Структурирование учебного материала для занятий по олимпиадной подготовке.

Принцип генерализации учебного материала вокруг методов решения задач, требующий отбирать и структурировать учебный материал для занятий по подготовке к олимпиаде, основан на концепции теоретических обобщений. Традиционно педагоги обобщают учебный материал на основе тематического деления («Механика», «МКТ» и т. д.). Предложите несколько других оснований для обобщения материала, позволяющих одновременно задействовать несколько тематических разделов школьного курса.

Задание 2. Визуализация теоретического материала на занятиях по олимпиадной подготовке.

Выберите одно из предложенных в Задании 1 оснований для классификации теоретического материала. Опираясь на него, изобразите графически теоретические положения:

А) в виде таблицы; Б) в виде схемы; В) в виде конспекта.

Задание 3. Выделение системы материальных тел.

Принцип отбора учебного материала «от простого к сложному» направлен на формирование у учащихся знаний о методах решения физических задач повышенного уровня сложности. Их нельзя научиться решать «по образцу», но можно выделить обобщенный план решения задач, состоящий из следующих этапов:

1 этап – выделение системы материальных тел, задействованных в задаче;

2 этап – определить физические явления, происходящие в задаче;

3 этап – определить законы и закономерности, описывающие эти явления;

4 этап – определить, что требуется найти в задаче;

5 этап – определите, какие данные в условии задачи могут быть лишними;

6 этап – определить недостающие данные, табличные данные;

7 этап – выписать основные математические соотношения;

8 этап – подставить численные данные;

9 этап – провести проверку полученного ответа.

Ниже приведен текст задач регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников по физике. Для каждой из задач определите системы задействованных материальных тел и впишите их в таблицу:

Этап	Задача 3.1	Задача 3.2	Задача 3.3
1. Система задействованных в задаче материальных тел

Задача класс). На наклонной плоскости лежит кубик массой m. На ту же плоскость аккуратно кладут цилиндр так, что он соприкасается с боковой гранью кубика (рис.). При какой максимальной массе Mmax цилиндра система будет оставаться в равновесии? Коэффициент трения между всеми поверхностями, о которых идет речь в задаче, равен μ = 0,5. Угол α наклона плоскости таков, что tg α = 1/4. Радиус цилиндра меньше длины ребра кубика.

Задача 3.2 (10 класс). U-образная длинная тонкая трубка постоянного внутреннего сечения заполнена ртутью так, что в каждом из открытых в атмосферу вертикальных колен остаётся слой воздуха высотой H = 320 мм. Правое колено плотно закрыли пробкой, а в левое опустили кусок свинцовой проволоки, зазор между проволокой и трубкой много меньше диаметра трубки (рис. 13). Какой максимальной длины L могла быть проволока, если при этом ртуть не выливалась из зазора между проволокой и трубкой?

Задача 3.3 (8 класс). Ко дну калориметра прикреплён плоский нагревательный элемент, над которым находится тонкий слой льда. После того, как нагревательный элемент включили на время τ1, лёд нагрелся на Δt = 2°C. Какое время τ2 может потребоваться для увеличения температуры содержимого калориметра ещё на Δt = 2°C? Потерями теплоты в окружающую среду и теплоёмкостью калориметра можно пренебречь. Процесс теплообмена внутри калориметра можно считать достаточно быстрым.

Задание 4. Определение физических явлений в олимпиадной задаче.

Используя текст задач 3.1 – 3.2, определите физические явления, происходящие в каждой из задач, и запишите их в таблицу:

Этап	Задача 3.1	Задача 3.2	Задача 3.3
1.
2. происходящие физические явления

Задание 5. Выявление физических законов и закономерностей.

Используя текст задач 3.1 – 3.2, определить законы и закономерности, описывающие физические явления, происходящие в каждой из задач, и запишите их в таблицу:

Этап	Задача 3.1	Задача 3.2	Задача 3.3
1.
2.
3. физические законы и закономерности, описывающие физические явления

Задание 6. Определение вопроса в олимпиадной задаче.

Используя текст задач 3.1 – 3.2, что требуется найти в каждой из них, и запишите вопрос в таблицу:

Этап	Задача 3.1	Задача 3.2	Задача 3.3
…
4. что требуется найти в задаче

Задание 7. Определение лишних данных.

Используя текст задач 3.1 – 3.2, определите, какие данные в каждой из задач являются лишними, при решении не будут использоваться, и запишите их в таблицу:

Этап	Задача 3.1	Задача 3.2	Задача 3.3
…
5.

Задание 8. Определение недостающих и табличных данных.

Используя текст задач 3.1 – 3.2, определите, какие данные в каждой из задач являются недостающими, какие из них являются табличными, и запишите их в таблицу:

Этап	Задача 3.1	Задача 3.2	Задача 3.3
…
6.1 недостающие данные
6.2 табличные данные

Задание 9. Определение основных математических соотношений.