Методические рекомендации по организации исследовательской деятельности на уроках физики

Методические рекомендации по организации исследовательской деятельности на уроках физики

Использование исследовательских заданий

В своей практике мы стараемся организовать исследовательскую деятельность с применением различных методов, приемов, заданий, позволяющих активизировать познавательный процесс на уроке. Характер заданий при исследовательском методе может быть самым разным: классные лабораторные работы и домашние практические задания; решение аналитических проблем; задания кратковременные и предполагающие необходимым определенный срок (неделю, месяц); задания групповые и индивидуальные; работы для участия в учебно-исследовательских проектах.

Познавательная задача. При изучении нового материала познавательная задача используется в качестве мотивирующей. Через постановку познавательных задач осуществляется развитие самостоятельности и активности учащихся на уроках физики.

Первый урок по теме «Кинематика» можно начать со следующей задачи: представьте, что мы едем по загородному шоссе и нам необходимо определить нашу скорость, чтобы проверить спидометр. Что у нас для этого имеется, и каковы должны быть наши действия? В ходе беседы выясняем, что для измерения времени нам необходимы часы, а для измерения расстояния можно воспользоваться указателями вдоль дороги.

П

Рис. 4. Математическая модель

ри построении математической модели ситуации изображаем спрямленный участок шоссе, километровые столбики (см. рис. 4). Обращаем внимание на столбик, с которого мы начали считать («нулевой» столбик). Вводим понятие координатной оси, тела отсчета, системы отсчета. Вспоминаем формулу v = s/t. Построение математической модели ситуации решает поставленную проблему. В качестве домашнего задания учащимся предлагается придумать и подробно описать метод определения скорости течения реки.

В основе изучения физики лежат знания понятия, явления, закона. При решении задач новые понятия и правила обращения с ними не предлагаются в готовом виде, а конструируются как необходимые инструменты познания и преобразования окружающей действительности. При реализации такого подхода к преподаванию урок состоит из таких этапов:

постановка проблемы;

актуализация имеющихся знаний;

«создание» новых знаний в ходе совместной деятельности учителя и учащихся.

Поэтому процесс обучения может быть выстроен по схеме 4.

Схема 4

Это – схема действий, к которой надо приучать учащихся. Приучать через совместную деятельность по преодолению затруднений при решении учебных задач (Приложение 2).

Творческие задачи. Решение творческих задач возможно на этапе закрепления знаний. После изучения темы «Оптическая сила линзы» можно предложить такую задачу: «Вот видите, старина! - вскричал Гедеон Спилет. - Огонь, настоящий огонь, на котором прекрасно изжарится эта чудесная дичь.

- Но кто... зажег его? - спросил Пенкроф». Каким образом был зажжен огонь, что для этого потребовалось?

Н а демонстрационном столе предложены варианты ответов: зеркала (плоское, выпуклое, вогнутое), плоскопараллельная пластина, призма, линзы (собирающая, рассеивающая). Для ответа на вопрос обучающиеся предлагают варианты, вспоминая свойства изображений, даваемых данными приборами.

П

Рис. 5. Моделирование

о окончании обсуждения вариантов можно выдвинуть предположение о том, что это может быть собирающая линза. Здесь уместен провокационный вопрос: «Любая ли собирающая линза способна зажечь огонь?» Практика показывает, что почти в каждом классе найдутся несколько человек, которые, зная, что линзы по-разному изменяют изображение, по аналогии скажут, что линза должна иметь достаточно большой диаметр. Далее им предлагается на практике проверить свое утверждение экспериментально с помощью модели линзы (см. рис. 5), проанализировать результаты опыта, сделать выводы.

Исследовательские задания. В процессе решения такого задания обучающиеся проводят исследования, которые характеризуются следующими методологическими категориями: проблема, тема, актуальность, объект исследования, предмет исследования, цель, задачи, гипотеза.

Исследование начинается с определения проблемы, которая выделяется для специального изучения. Исследователь должен ответить на вопрос: “Что надо изучить из того, что раньше не было изучено?” Проблема формируется в теме исследования. Выдвижение проблемы и формулирование темы предполагает обоснование её актуальности. Необходимо дать ответ на вопрос: “Почему надо изучить данную проблему”. Тема уточняет проблему, очерчивает границы исследования, конкретизирует основной замысел.

Объект исследования - круг изучаемых предметов или явлений. Необходимо ответить на вопрос “Что будем исследовать” Что рассматривается?”. Предмет исследования – включает связи и отношения, которые подлежат непосредственному изучению в данном исследовании. В каждом объекте можно выделить несколько предметов исследования. Предмет исследования отвечает на вопросы: “Когда?”, “В связи с чем?”, “В каких условиях?”. Цель исследования - это обоснованное представление об общих конечных или промежуточных результатах. Цель формулируется кратко и предельно точно, выражает то основное, что намеревается сделать исследователь. Цель конкретизируется и развивается в задачах исследования. Задачи исследования представляют алгоритм действий исследовательской работы, этапы достижения цели. Задачи всегда содержат искомое, требуемое, рассчитанное на совершенствование определенных действий, приложение усилий для продвижения к цели, для разрешения проблемы. Формулировка задач начинается с глаголов, которые показывают, что нужно сделать: выявить, проверить, провести анализ, обобщить, охарактеризовать, систематизировать. Первая задача связана с выявлением, уточнением, обоснованием сущности и структуры изучаемого объекта исследования. Вторая задача – с анализом реального состояния предмета исследования, динамики его развития. Третья задача со способностями преобразования, моделирования, опытно-экспериментальной проверки. Четвертая задача с выявлением путей и средств повышения эффективности совершенствования исследуемого предмета, т. е. с практическими аспектами работы. Гипотеза исследования – это обоснованное предположение о том, как, каким путем, за счет чего можно получить искомый результат. Гипотеза – это предположение, при котором на основе ряда факторов делается заключение о существовании объекта, связи или причины явления, причем этот вывод нельзя считать вполне доказанным (Приложение 3).

Наиболее существенным моментом исследовательской деятельности является высказывание гипотез и их проверка. Обучение выдвижению гипотез возможно с помощью познавательных вопросов, при этом необходимо обучать их постановке. Опыт показывает, что простого требования ставить вопросы на знание понятия, явления, закона или по тексту учебника недостаточно. Это стимулирует лишь выяснение фактического материала, иногда особенностей изучаемого. Нужны вопросы “Почему…”, “Чем объяснить…”, свидетельствующие о понимании самого главного в теме.

Исследовательские задания могут быть средством изучения нового материала. Экспериментально-исследовательские задания являются основным видом творческих заданий, используемых на уроке и при объяснении нового материала, и при закреплении пройденного.

Например, при изучении следствий из закона Ома для полной цепи обучающиеся работают в группах, выполняют дифференцированные экспериментально-исследовательские задания. Школьники сами ищут ответ на поставленный в задании вопрос, выдвигая гипотезу и проверяя ее экспериментально. Одно из заданий выполняется с использованием компьютерной модели, так как в условиях кабинета физики невозможно выполнение данного задания. В ходе исследовательской деятельности формируется умение предсказывать следствия из закона.

Учащимся предоставляется выбор степени сложности задания, в процессе работы используются рабочие листы с целью систематизации материала и экономии времени (Приложение 4). При заполнении таблицы (см. таблицу 2) формируется умение структурировать материал.

Таблица 2

Приемы и методы организации исследовательской деятельности

На уроках при организации исследовательской деятельности применяются различные методы и приемы обучения: проблемный метод, метод проектов, собственно исследовательский метод, эвристический метод, эксперимент.

Для развития познавательных способностей необходимо в ходе обучения ставить учащихся в такие ситуации, в которых они вынуждены высказывать предположения, строить догадки, т.е. создавать проблемные ситуации на уроке.

П

Рис. 6. Схема опыта

еред изучением закона Ома для полной цепи можно создать проблемную ситуацию, показав демонстрационный эксперимент по рисунку 6, где в качестве источника тока взят выпрямитель. В этом опыте пропорциональная зависимость между силой тока и напряжением, знакомая учащимся из закона Ома для участка цепи, не наблюдается. Возникает противоречие между новыми и ранее полученными знаниями, и для объяснения явления нужно исследовать всю цепь, а не один ее участок.

Организацию исследовательского метода обучения школьников на уроках физики мы, прежде всего, видим через использование принципа цикличности. Данный принцип является носителем логики научного познания, следуя которой школьник приобщается к основам исследовательской деятельности. Этапы принципа хорошо согласуются с этапами урока любого типа: урока изучения нового материала и его первичного закрепления, комбинированного урока (таблица 3), урока решения задач, урока лабораторной работы.

Таблица 3

Соответствие этапов урока этапам логики познания

Предлагаем методику организации исследовательской деятельности учащихся на уроках физики через уроки изучения нового материала (Приложение 5), уроки решения задач, уроки лабораторные работы, диагностические уроки.

Предложенную методику можно использовать как в основной, так и в профильной школе. В основной школе методика требует планомерного и регулярного ее внедрения. Результатом этой работы будет устойчивый интерес и осознанное использование логики познания в профильной школе. Перспективой данной методики является развитие компетентности школьников.

Метод проектов. На первом этапе работы над проектом (на первом уроке) осуществляется выбор тем исследований, формирование групп, определение основополагающего и рабочих вопросов. На втором этапе – изучение литературы, отбор информации, проведение опытов, экспериментов, наблюдений, исследований с анализом, обобщением полученных результатов с формулированием выводов и формулированием на этой основе собственной точки зрения на исходную проблему проекта и способы ее решения. Для воплощения найденного способа решения проблемы проекта создается конечный продукт. Защита проекта осуществляется на обобщающем уроке по теме. Проект может осуществляться как во внеурочное время, так и во время урока (Приложение 6).

Эксперимент является одним из ведущих методов школьного курса физики. Он успешно моделирует явления, которые невозможно наблюдать непосредственно, позволяет дать заключения о степени справедливости тех или иных гипотез. Нередко эксперимент становится источником противоречий, создает на занятиях проблемные ситуации.

С целью развития мышления учащихся и развития их познавательной самостоятельности применяется эвристический прием проведения фронтальных лабораторных работ. Он предполагает проведение их до изучения соответствующего материала. Например, лабораторную работу по смешиванию холодной и горячей воды целесообразно проводить с целью установления уравнения теплового баланса, то есть эвристически. Ставится познавательная задача урока: имеется холодная и горячая вода, требуется на основе опыта установить, есть ли разница между количеством теплоты, отданном горячей водой и количеством теплоты, полученным холодной водой при смешивании воды. После постановки познавательной задачи, обучающиеся высказывают свои предположения. Затем они выполняют экспериментальную часть работы. Далее учитель предлагает проанализировать полученные результаты и помогает обучающимся такими вопросами: на сколько градусов остыла горячая вода? Есть ли зависимость между массой воды и той разностью температур, которая наблюдается при нагревании и остывании воды? (80 г холодной воды нагрелось на 18С, а 160 г горячей воды остыло на 9С). Что можно сказать о произведении массы на разность температур для горячей и холодной воды? Далее учитель напоминает формулу, которой измеряется количество теплоты ) и предлагает обучающимся сформулировать результат проделанной лабораторной работы.

В объяснение нового материала целесообразно включать фронтальные опыты. Фронтальные опыты учат школьников наблюдать и анализировать явления, способствуют развитию мышления.

Например, в 7 классе перед изучением понятия скорости учащимся предлагается пронаблюдать за движением парафинового, пластилинового и свинцового шариков в стеклянных трубках с водой. При выполнении задания обучающиеся руководствуются указаниями, которые им даются в письменном виде. До выполнения задания школьники отвечают на вопросы (выдвигают гипотезы): Как вы думаете, какой из шариков будет двигаться быстрее? Какой медленнее? В результате выполнения опытов, их анализа, на основе сравнения обучающихся подводят к понятию скорости.

Исследовательские лабораторные работы, проводимые как индивидуально, так и в группах, могут проходить по следующему плану:

1. Учитель сообщает проблему, для решения которой проводится лабораторная работа.

2. Знания учащимся не сообщаются. Учащиеся самостоятельно их получают в процессе исследования. Средства для достижения результатов учащиеся выбирают сами, т.е. становятся активными исследователями.

3. Учитель управляет процессом исследований (Приложение 7).

За счет индивидуализации и дифференциации обучения с использованием компьютерных технологий обучения достигается эффективность лабораторных занятий по физике. Основным средством для организации подобной деятельности являются компьютерные модели.

Анализ опыта учителей практиков и собственный опыт показывают, что возможна организация исследовательской деятельности на уроках-практикумах, при выполнении лабораторных работ. Ученики работают группами по 4-5 человек, в кабинете подготовлены столы с лабораторным оборудованием. Если есть возможность провести урок в компьютерном кабинете, лабораторные столы располагают недалеко от компьютеров, так как ученики будут самостоятельно работать с компьютерными моделями. Если такой возможности нет, работа с моделью осуществляется фронтально, а затем группы самостоятельно проводят опыты.

Рекомендуется до начала компьютерного эксперимента провести эксперимент "на натуре". Например, сначала сделать несколько экспериментов с тележками различной массы, а затем предложить провести компьютерную лабораторную работу "Моделирование неупругих соударений". В лабораторной работе предлагается выполнить исследовательскую задачу: проведите необходимые компьютерные эксперименты и определите, при каком соотношении масс тележек относительные потери механической энергии при неупругом соударении максимальны. Как должны быть направлены скорости тележек? Во время практического выполнения заданий, учитель консультирует учащихся, следит за соблюдением правил безопасности (Приложение 8). С помощью компьютерной модели можно также проверить справедливость высказанных гипотез.

Эвристическая беседа может включать вопросы и частично-поисковые задания, требующие от учащихся высказываний интуитивного характера (догадки, выдвижения предположений). Такая беседа имеет исследовательский характер.

Урок-исследование по теме «Действие жидкости и газа на погруженные в них тела» можно провести в форме эвристической беседы, т.е. с помощью системы вопросов-ответов. В ходе беседы учащиеся «открывают» факт существования выталкивающей силы, приобретают знания о направлении действия выталкивающей силы, устанавливают качественную зависимость выталкивающей силы от объема погруженной части тела и плотности жидкости или газа (Приложение 9).

Уроки - лабораторные работы преобразованы в уроки-исследования. Урок-исследование эффективен при закреплении, повторении, обобщении знаний. Учитель подбирает материал для наблюдения, планирует определенные этапы работы. В процессе выполнения исследовательских работ формируется умение самостоятельно ставить эксперимент. На втором уроке по теме «Плотность вещества» ученики применяют понятие плотности тела для решения практических задач при выполнении исследовательской работы «Определение плотности твердого тела. Есть ли внутри тела воздушная полость или уплотнение?» (Приложение 10)

Обучающиеся формулируют цель работы, планируют свою деятельность по проведению эксперимента, выбирают необходимое оборудование, выдвигают гипотезу о том, что же в исследуемом теле, полость или уплотнение. Оценка не снижается в том случае, если предположение не подтвердилось. Важно то, что дети учатся сравнивать результаты измерений и вычислений с первоначальным предположением. Выполнив задание, делают вывод и объясняют его на основе полученных данных. В конце работы, ученики могут написать свои комментарии и предложить варианты дальнейшего исследования темы. Кому-то покажется интересным перейти к изучению плотности жидкостей (например, различных напитков), для кого-то вариантом продолжения работы может быть измерение плотности тел сложной формы.

Организация исследовательской деятельности в рамках элективных предметов

С введением предпрофильной подготовки в школе повышается внимание к предметам, которые у детей вызывают интерес и стремление изучать их на углубленном уровне. Предпрофильная подготовка по физике ведется в 9-м классе основной школы в рамках учебного межпредметного элективного курса «Исследовательские задачи на стыке наук (биологии, физики, химии)». Цель данного элективного курса – создание ориентационной и мотивационной основы для осознанного выбора естественнонаучного профиля обучения. Достичь этого предлагается путем знакомства девятиклассников с особенностями естественнонаучной исследовательской деятельности на материале достаточно простых и увлекательных задач междисциплинарного содержания. Программа включает в себя серию из пяти учебных исследовательских задач.

Входящие в программу исследовательские задачи допускают разный уровень выполнения, имеют ясную и интересную постановку, которая мотивирует ребят к исследованию; последовательность задач подчиняется определенной логике, основанной на постепенном усложнении исследовательских действий от задачи к задаче и учитывающей содержание программ естественнонаучных курсов; сценарий учебных занятий по выполнению исследовательских задач включает такие формы коммуникативной деятельности, как работа в группе, участие в дискуссии, презентация полученных результатов.

Приложения

Анкета «Мое отношение к уроку физики»

1. Нравится ли вам урок физики?

2. Чем вас заинтересовывает урок физики?

а) решением задач; б) объяснением новой темы;

в) лабораторными работами; г) самостоятельной работой на уроке;

д) нетрадиционными формами проведения урока.

3. Нравится ли вам выполнять исследовательские лабораторные работы?

а) с индивидуальным заданием; б) с общими заданиями, как у всех.

4. Учит ли вас урок физики?

а) мыслить; б) познавать новое;

в) анализировать опыты; г) понять окружающий мир.

5. Появляется ли у вас желание в изучении дополнительной литературы

после уроков физики?

6. Используете ли вы знания, полученные на уроке физики, на других уроках?

7. Не считаете ли вы физику «сухой», сложной наукой?

Варианты ответов:

Да – 2 балла.

Иногда – 1 балл.

Нет – 0 бал.

Приложение 2

Введение понятия

При введении понятия «электрическое напряжение» на уроке демонстрируется горение сетевой лампы накаливания и маленькой лампочки для карманного фонаря, включенных последовательно в сеть с напряжением 220 В.

Эту электрическую цепь целесообразно собрать еще раз при решении задач по теме «Работа и мощность электрического тока».

Для придания интриги можно «пожертвовать» маленькой лампочкой, чтобы поставить естественный вопрос:

Какую мощность должна иметь сетевая лампа, чтобы маленькая лампочка не перегорала?

Наши материальные ресурсы – это набор электрических ламп разного номинала.

Наши идеальные ресурсы – это знания законов постоянного тока.

Изучаемое явление – тепловое действие тока.

Изучаемый объект – электрическая цепь.

Физическая модель – последовательное соединение потребителей тока, равенство токов в проводниках.

Математическая модель – формула электрической мощности.

Преобразование модели – расчет мощности.

Преобразование предметной области – замена лампы мощностью 100 Вт на лампу мощностью 45 Вт.

После замены лампы убеждаемся в том, что электрическая цепь работает, и следовательно убеждаемся в эффективности исследовательского подхода.

Приложение 3

Пример исследования

Вопрос программы: «Изучение явления электромагнитной индукции»

Проблема: получение электрического тока без источника.

Тема исследования: способы получения электрического тока путем изменения магнитного потока.

Актуальность исследования: данное явление лежит в основе работы генератора переменного тока.

Объект исследования: способ получения электрического тока.

Предмет исследования: варианты изменения магнитного поля.

Цель исследования: установить способы получения электрического тока при изменении магнитного потока.

Задачи исследования:

1. Изучить условия возникновения электрического тока без источника.

2. Выявить возможные варианты изменения магнитного потока.

3. Экспериментально проверить возможность получения электрического тока при изменении магнитного потока.

Гипотеза: при любом изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в нем возникает индукционный ток.

Приложение 4

Рабочий лист к уроку

«Следствия из закона Ома для полной цепи»

Задание 1

Как и почему меняется напряжение на полюсах источника и внутри него при уменьшении сопротивления внешней части цепи?

Проанализируйте изменения величин при уменьшении сопротивления внешней части цепи. Запишите свои предположения в таблицу 1 строка 1.

Таблица1

Д окажите справедливость ваших предположений.

Для этого:

Соберите цепь по схеме, соблюдая при этом полярность измерительных приборов.

Запишите показание вольтметра при разомкнутом ключе.

ε ≈ U =

Замкните цепь ключом, определите показания амперметра и вольтметра.

I1 =

Uвнеш 1 =

Уменьшите с помощью реостата сопротивление внешней цепи, снимите показания амперметра и вольтметра.

I2 =

Uвнеш 2 =

Сравните I2 и I1 . I2 ? I1

Вывод. Сила тока

(возрастает, уменьшается, не изменяется)

Вычислите Uвнутр 1 = I1* r =

(r = 2 Ом) Uвнутр 2 = I2* r =

Вывод. Напряжение внутри источника

(возрастает, уменьшается, не изменяется)

Сравните Uвнеш 1 и Uвнеш 2 . Uвнеш 2 ? Uвнеш 1 .

Вывод. Напряжение внешней части цепи

(возрастает, уменьшается, не изменяется)

Ответ на поставленный вопрос

Приложение 5

Тема: ”Закон сохранения импульса”

Дидактическая цель: создать условия для осознания и осмысления блока новой учебной информации через метод научного познания.

Триединая дидактическая цель:

Образовательная: способствовать формированию представления о замкнутой системе тел, пониманию закона сохранения импульса.

Развивающая: способствовать развитию умения применять полученные знания в знакомых и новых учебных ситуациях, умения анализировать, выделять главное, делать вывод. Способствовать развитию физического мышления

Воспитательная: способствовать воспитанию у учащихся желания самостоятельно добывать знания, быть уверенным в себе.

Методы обучения: частично-поисковый, исследовательский.

Формы организации познавательной деятельности: фронтальная, парная, индивидуальная.

Ход урока

Орг. момент.

Актуализация.

Что изучили на прошлом уроке?

Что называется импульсом тела?

Что называется импульсом силы?

Получите выражение, связывающее импульс силы и изменение импульса тела на основе второго закона Ньютона.

П рочитайте полученное выражение.

Обладает ли шарик импульсом относительно стола?

Что необходимо сделать, чтобы изменить импульс шарика?

Действуют ли на шарик силы?

Почему импульс шарика не изменяется?

Ц елеполагание. Опыт: Взаимодействие двух шариков.

Какое явление мы наблюдаем?

Обладали ли шарики импульсом до взаимодействия? После взаимодействия?

Что произошло с импульсами шариков?

Итак, целью нашего урока будет: узнать, как изменяются импульсы тел при взаимодействии. А исходным фактом будет опыт, в котором мы убедились, что импульсы тел при взаимодействии изменяются.

Факт: Импульсы тел при взаимодействии изменяются.

Цель: Узнать, как изменяются импульсы тел при взаимодействии.

Изучение нового материала.

Построим модель изучаемого явления.

Шарики также взаимодействуют с опорой и Землей. Но будем считать, что они взаимодействуют только между собой, т.е. образуют замкнутую систему.

Модель: Замкнутая система – это система тел, взаимодействующих только между собой.

Далее следует вывод формулы закона сохранения импульса (Фронтально, один ученик у доски). Геометрическая сумма импульсов тел замкнутой системы остается постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.

Это выражение называется законом сохранения импульса.

Вернемся к опыту с шариками. Что можно сказать о геометрической сумме импульсов шариков до и после взаимодействия?

Вернемся к цели урока. Узнали ли мы как изменяются импульсы тел при взаимодействии?

Из модели вытекают логичные следствия.

Следствия: давайте применим закон сохранения импульса для решения конкретной задачи: взаимодействие шариков, движущихся навстречу.

Имея такое выражение, мы можем решить конкретную задачу. Пусть шарики одинаковой массы движутся навстречу с одинаковыми по модулю скоростями.

Чему равна геометрическая сумма импульсов тел до взаимодействия?

Какой можно сделать вывод?

Подумайте в парах, как еще могли бы двигаться шарики?

Домашнее задание: получить аналогично рассмотренному примеру выражение закона сохранения импульса для трех других способов движения шариков.

Вы никогда не задумывались, почему происходит отдача при выстреле из ружья? А ведь это явление объясняется тоже с точки зрения закона сохранения импульса (доклад ученика)

Закрепление. Работа в группах: Объясните с точки зрения закона сохранения импульса данное явление (демонстрация полета надутого и отпущенного шарика).

Какой двигатель работает по такому же принципу?

Итак, экспериментальным подтверждением закона является очень важное движение – реактивное.

Эксперимент: Реактивное движение. Выход на тему следующего урока.

Рефлексия.

Мы изучили закон сохранения импульса методом научного познания.

Каковы его основные этапы?

Что являлось исходным фактом? Моделью? Следствиями? Экспериментом?

Какой этап, на ваш взгляд, является самым главным?

Достигли ли мы цели урока?

Приложение 6 Метод проекта на уроках физики при изучении темы "Законы Ньютона" 10-й класс (обобщающий урок)

1. Какие самостоятельные исследования учащихся в проекте?

Первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.

2. Вопросы для изучения.

Формулировка закона. Математическая запись. Границы применимости закона и следствия. Работы, каких ученых нашли отражение в работах Ньютона? Практическое применение законов.

3. Оформление итоговой работы учащихся: презентация в Power Point, фотоальбом, сообщение, страница журнала.

4. Каким темам тематического учебного плана соответствует проект?

Законы Ньютона. Силы. Масса. Инерция. Ускорение.

5. Краткая аннотация проекта.

В современном мире учащиеся должны уметь в огромном мире информации уметь систематизировать и обобщать; самостоятельно находить информацию и обрабатывать её.

Цель данной работы – понимание законов Ньютона и систематизирование материала в формате удобным учащимся.

Проект рассчитан на 3 недели. Выполнение его планируется как во внеурочное время, так и во время урока.

Изучение данного материала предусмотрено Стандартом общего образования.

По типу деятельности проект – информационный, творческий.

6. Изучение материала при выполнении проекта.

На этапе защиты работа организуется следующим образом:

1. Защита по группам – представление презентации одного из законов Ньютона.

2. Дополнительно: остальные группы задают вопросы по теме защиты (по 1 вопросу от группы).

3. Работа в группах: “Подумай и объясни” (на обдумывание 3-4 мин.), а затем вопрос учителя группе без подготовки нужно дать ответ (заранее в группе в начале защиты выбирается командир для организации работы группы).

Вы на абсолютно гладком катке. Перебираете ногами и – ни с места! Как вам сдвинуться с места?

При прополке посевов вручную не следует выдёргивать из земли сорняки слишком быстро. Почему?

Правильно ли утверждение: при перетягивании каната побеждает тот, кто прикладывает к канату большую силу.

Может ли сила трения разогнать тело?

Почему боксёров делят на весовые категории?

Какая сила сообщает ускорение последнему вагону отходящего от станции пассажирского поезда?

4. Работа в группах: “Реши задачу”.

Какова сила тяги двигателя самолёта, если его масса 60 т, длина взлётной полосы 100 м, а время разбега 2 мин?

Лыжник массой 60 кг, в конце спуска с горы имеет скорость 10 м/с на горизонтальном участке он останавливается за 40 с после спуска. Определите модуль силы сопротивления движению на этом участке.

На тело действуют две под прямым углом силы: 40 Н и 30 Н. Масса тела 20 кг, начальная скорость тела равна нулю, время разгона 4 с. какова скорость тела после прекращения действия силы?

Рефлексия – проблемный вопрос темы: “Действуют ли законы Ньютона?”

Приложение 7

Карточки напоминания к лабораторной работе I уровня (для учащихся с низким уровнем сформированности практических умений и навыков).
1) Оформи в тетради план работы:
1. Название (учебник)
2. Цель: «Научиться»….
3. Приборы (учебник)
4. Ход работы оформи в виде таблицы.

а) вес бруска найди с помощью динамометра (см. рисунок)
б) найди силу трения, передвигая брусок с помощью динамометра равномерно по деревянной линейке (см. рисунок)
в) проделай опыт 3 раза, меняя массу бруска с помощью набора грузов по 100г.
2) Найдите коэффициент трения для каждого опыта и найдите среднее значение и сравните с табличным.
3) Сделайте вывод о коэффициенте трения.
Карточки-напоминания к лабораторным работам II уровня (для учащихся со средним уровнем сформированности умений и навыков).
1. Оформи в тетради работу по известному плану:
1)Название.
2)Цель.
3)Приборы.
4)Таблицы и все расчеты.
5)График.
6)Вывод.
Пояснение: подсказка
1) Коэффициент решения можно найти, зная, что Fтр = μ N
Подумай! Чему будет равен N, если тело движется со скоростью V-const, тогда μ = Fтр / Р
2) Вес и силу трения можно найти с помощью динамометра, но помни, что V-const.
3) График построить не трудно: на одной оси значение Fтр, на другой Р (сделай не меньше 3х опытов). Учитывай погрешность.
4) Из графика найди μ. Сравни с табличным, сделай вывод.

Задание к лабораторной работе: « Определение коэффициента трения скольжения» исследовательского характера:
1.Выясни, как зависит сила трения от способа обработки трущихся поверхностей (используй различные из предложенных поверхностей).
2. Выясни, как зависит сила трения от площади и массы соприкасающихся поверхностей.
Отчет (предложенный вариант)
1.Я предполагаю, что ………………..
2.Я основываюсь на том, что ……………
3.Рассуждения, на основе которых выдвинута гипотеза ………………
4. Что я предполагаю сделать для проверки предложения ……………..
5.Мне необходимы приборы………………
6.План моих действий …………………..
7.Анализ плана:
Что я измеряю? Например: 1)Площадь поверхности; 2) Массу грузов;
Чем я измеряю? Например: 1) линейкой, 2) весами;
Что будет постоянно? Например:1) скорость движения бруска по поверхности.
Сделай вывод о значении коэффициента трения.

Приложение 8

Лабораторная работа "Моделирование неупругих соударений"

Вариант 1

Класс _______ Фамилия___________________ Имя__________________

Откройте в разделе "Механика" окно модели "Упругие и неупругие соударения".

Установите режим неупругих соударений.

Нажмите кнопку "Старт", понаблюдайте за происходящим на экране.

Прервите движение тележек нажатием кнопки "Стоп". Обратите внимание на то, что на экране компьютера отображаются значения импульсов и кинетической энергии тележек как до, так и после соударений.

Для продолжения эксперимента снова нажмите кнопку "Старт".

Проведите компьютерные эксперименты.

Эксперимент N1.

Установите, нажав кнопку "Сброс", следующие параметры эксперимента:
Тележка1                          Тележка2
V1 = 2м/с, m1 = 2 кг;          V2 = -1м/с, m2 = 3 кг.

Рассчитайте импульсы и кинетическую энергию тележек до соударения:
P1 = ____ E1 = ____         P2 = ____ E2 = _____

Нажмите кнопку "Старт". Обратите внимание на изменение величин кинетической энергии и импульсов тележек после неупругого соударения.

Ответьте на следующие вопросы:

Выполняется ли закон сохранения импульса при неупругом соударении? Ответ обоснуйте:

до соударения       P = P1 + P2 = __________________
после соударения      P≈______ =_____ + _____= _______
Таким образом, P : P≈ значит, при неупругом соударении закон сохранения импульса _____________________

Выполняется ли закон сохранения механической энергии при неупругом соударении? Ответ обоснуйте:

до соударения       E = ______ + ______ = ________

после соударения E≈______ = _____+ ______= ________
Таким образом, E :. E≈ значит, при неупругом соударении закон сохранения механической энергии __________________

Каковы потери механической энергии при столкновении тележек?
E = __________________________________

В какую форму перешла часть механической энергии тележек при столкновении? ________________________

Эксперимент N2 (экспериментальная задача).

Две тележки массами m1 = 4 кг и m2 = 1 кг движутся навстречу друг другу. Скорость первой тележки V1 = 0,5 м/с. Какова должна быть скорость второй тележки, чтобы после неупругого соударения обе тележки остановились?
Ответ. _____________________________________________________________.

Решите задачи.

Задача1.
Тележка массой m1 = 1 кг движется со скоростью V1 = 2м/с и сталкивается с неподвижной тележкой массой m2 = 3 кг. Определите скорость U тележек после абсолютно неупругого соударения.

Решение.

Составьте уравнение закона сохранения импульса для неупругого соударения:
___________________________________________________________

Решите уравнение относительно скорости U:
U = _______________________________________________________

Выполните проверку по размерности
[U] = _________________ = ____________________

Подставьте числовые значения и получите ответ:
U = __________________ = _______________________

Ответ. __________________________

Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

Задача2.
Тележка массой m1 = 6 кг движется со скоростью V1 = 2 м/с и сталкивается с неподвижной тележкой. Определите массу второй тележки, если после неупругого соударения тележки движутся со скоростью U = 1.5 м/с.
Ответ. _________________________

Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

Задача3.
Две тележки массами m1 = 6 кг и m2 = 10 кг движутся навстречу друг другу. Скорости тележек V1 = 1,4 м/с и V2 = 1,8 м/с соответственно. Определите направление и модуль скорости тележек после абсолютно неупругого соударения.
Ответ. ___________________________

Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

Задача4.
Две тележки массами m1 = 3 кг и m2 = 1 кг движутся со скоростями V1 = 2м/с и V2 = 2 м/с навстречу друг другу. Определите количество теплоты, которое выделится при неупругом соударении тележек.
Ответ: _____________________________

Проведите компьютерный эксперимент и проверьте ваш ответ.

Исследовательская задача

Проведите необходимые компьютерные эксперименты и определите, при каком соотношении масс тележек относительные потери механической энергии при неупругом соударении максимальны. Как должны быть направлены скорости тележек?
Ответ. Максимальные потери величиной ____% будут в случае, если скорости тележек направлены _____________, причём m1/m2 = ___________________ .

Количество выполненных заданий:____Количество ошибок:_____Ваша оценка:______

Приложение 9 Методическая разработка урока-исследования в 7 классе по теме «Действие жидкости и газа на погруженные в них тела»

Цель урока: создать условия для овладения учащимися понятием выталкивающей силы.

Оборудование и ТСО: компьютер, проектор, экран, электронная презентация, таблицы, аквариум, теннисный мяч, два яблока: красное и зеленое, динамометр, мензурка, отливной стакан, вода пресная, вода соленая, картофель, тела одинаковой массы, но разного объема, тела одинакового объема, но разной массы;

Комплект для учащихся: мензурка, карандаш, динамометр, отливной сосуд, груз, тезисный план урока, лист для фиксирования целей; задания для организации независимой практики, диагностический тест.

Ход урока.

1. Безоценочный этап

Назначение: обеспечение готовности учащихся к совместной деятельности, «разогрев», создание положительного настроя на урок.

Просим их представить сочное красное яблоко…

И неожиданно, помещаем заранее приготовленное яблоко в аквариум! Что мы видим? Оно плавает! Достаем зеленое яблоко и тоже помещаем его в аквариум. Оно тонет! В чем дело? Намеренно подводим учащихся к выдвижению гипотезы, о том, что возможно причина в цвете? Даем время ребятам высказать свои предположения, скорее всего, учащимися будет озвучена гипотеза о влиянии воды на погруженное тело.

Совместно с учащимися формулируем учебную задачу: выяснить, как влияет жидкость на тело, погруженное в неё.

Озвучиваем тему занятия, помогаем учащимся сформулировать и зафиксировать личностные цели изучения данной темы: какую цель вы ставите перед собой на этот урок? Чему каждый из вас хочет научиться сегодня? Что этот вопрос значит именно для вас?

Общие цели записываем на доске, ребята дополняют своими целями.

Напоминаем учащимся, что основными этапами научного познания мира являются следующие:

Наблюдение, эксперимент

Выдвижение гипотезы

Проверка гипотезы экспериментом

Выбор наиболее вероятной гипотезы и её обоснование

Теоретические расчеты

2. Этап изучения нового (повторяются все этапы научного познания)

Предлагаем провести эксперименты по обнаружению выталкивающей силы:

1. Охарактеризуйте поведение карандаша внутри жидкости: опишите, что произойдет с карандашом, если его погрузить в мензурку и быстро отпустить?

Вывод: если карандаш начал двигаться, значит, на него подействовала сила. Карандаш (или теннисный шарик) движется вверх, значит, эта сила направлена вверх.

2. Пронаблюдайте, как измениться растяжение пружины, если прикрепленный к ней груз опустить в жидкость. Опишите, что вы видели?

Вывод: тело становиться легче в воде! А если опустить груз в соленую воду? Проверяем…

Насколько же легче становится груз в воде?

(Вес тела в воздухе. Вес в пресной воде. Разность показаний в воздухе и воде)

Сравнивая показания, учащиеся убеждаются, что в воде тело становиться легче.

Повторяем вместе с учащимися этапы наших действий, приходим к выводу, что это и есть та сила, с которой вода выталкивает тело:

Нашли вес тела в воздухе.

Нашли вес тела в воде.

Вычислили разность показаний динамометра= выталкивающая сила.

Предлагаем учащимся выяснить: от чего зависит выталкивающая сила?

Активизируем знания через систему вопросов, сопровождая ответы учащихся видеорядом:

Как распределяется давление внутри жидкости под действие силы тяжести?

Чем объясняется увеличение давления жидкости с глубиной?

Как распределяется давление в жидкости на одном и том же уровне?

Демонстрационный эксперимент (проводит ученик, по желанию)

Оборудование: 1) стакан с водой, динамометр, два тела одинаковой массы, но разного объема;

Сравниваем разности веса двух тел одинаковой массы, но разного объема, в воздухе и воде. Зависит ли и как величина выталкивающей силы от объема?

2) рычажные весы, на них уравновешены эти грузы, два стакана с водой;

Нарушится ли равновесие весов, если грузы опустить в воду? Если в стакан насыпать соль?

Учащиеся вспоминают, что если они надевают спасательный жилет, или надувной круг, то они не тонут в воде, даже если не умеют плавать.

Вывод: величина выталкивающей силы зависит от объема, чем больше объем тела, тем больше выталкивающая сила (выводы появляются на доске, дублируются на слайдах).

В результате, учащиеся убеждаются, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх, величина этой силы зависит от объема тела и жидкости, в которую его погружают (от её плотности).

Предлагаем новую проблему: бывает ли такой случай, когда тело всплывает в воздухе? Проверяем, отпустив воздушный шарик, надутый гелием.

Исторический факт: открытие Архимеда.

Сила, которая выталкивает тело из жидкости или газа, называется выталкивающей, или архимедовой силой. Значение этой силы древнегреческий ученый Архимед установил примерно за 250 лет до н.э.

3. Для организации обратной связи используем заранее заготовленные листы обратной связи:

Показать на опыте как вода выталкивает картофель.

Определить выталкивающую силу на опыте.

Зависит ли выталкивающая сила от глубины погружения?

Проверяем правильность ответа, работая с интерактивной моделью.

4. Для организации независимой самостоятельной практики учащихся, организуем групповую дискуссию по предложенным вопросам:

Собака-водолаз легко вытаскивает тонущего из воды, но на берегу не может сдвинуть его с места. Значит ли это, что на суше на человека действует меньшая сила тяжести, чем в воде?

Где легче научиться плавать - в реке, или в море? Почему?

Если в стакан с газированной водой опустить виноградинку, то она сначала утонет, а потом будет всплывать. Означает ли это, что выталкивающая сила, действующая на виноградинку, изменялась, или изменилась сила притяжения?

5. Самоконтроль и самооценка: В чем я разобрался? Доволен ли я? Что мне понравилось сегодня на уроке? Прописать в тетради.

6. Подведение коллективных итогов. Рефлексия.

7. Домашнее задание на выбор, в зависимости от своей успешности на уроке

8. Завершение урока: тест для выяснения картины затруднений на 3-4 мин.

Приложение 10

Исследовательская работа

«Определение плотности твердого тела. Есть ли внутри тела воздушная полость или уплотнение?»

Цель работы:_______________________________________________________________

_______________________________________________________________________

Приборы и материалы:_______________________________________________________

__________________________________________________________________________

Гипотеза:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание

Для двух тел выполните следующее действия и заполните таблицу.

1. Измерьте массу тела на весах.

2. Измерьте размеры тела, вычислите его объем.

3. Рассчитайте плотность тела

Сделайте вывод и объясните его на основе полученных данных:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Заключение

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцените свою работу в Вашей группе и работу своих товарищей по группе, для этого поставьте галочку в нужной клеточке таблицы.

Оценка и самооценка исследования

Библиографический список

Алексеев Н. Г., Леонтович А. В., Обухов А. В., Фомина Л. Ф. Концепция развития исследовательской деятельности учащихся // Исследовательская работа школьников. 2001. №. 1.

Андреев В.И. Диалектика воспитания и самовоспитания творческой личности. – Казань: Изд-во КГУ, 1988. – 238 с.

Белых С.Л. Управление исследовательской активностью школьника. – М: ж. «Исследовательская работа школьников», 2007.

Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. – М: Просвещение, 1981г.

Выготский Л.С. Педагогическая психология /Под ред. В.В. Давыдова. – М.: Педагогика – Пресс, 1999. – 536 с.

Генденштейн Л.Э., Ю.И.Дик, Л.А.Кирик Физика 10 класс. Методические материалы для учителя. – М.: ИЛЕКСА, 2005. – 303 с.

Гладышева Н.К. Нурминский И.И., Статистические закономерности формирования знаний и умений учащихся. - М., 1991.

Гутник Е.М., Рыбакова Е.В., Шаронина Е.В. Тематическое и поурочное планирование к учебнику Перышкина А.В. "Физика". 8 кл. – М.: Дрофа, 2005. – 96 с.

Иванова Л.А. Проблема познавательной деятельности учащихся на уроках физики при изучении нового материала: Учебное пособие. – М.: МГПИ, 1978. – 110 с.

Леонтович А.В. Исследовательская деятельность учащихся.- М.: 2003. – 96с.

Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность. Изд. 2-е. – М.: Политиздат, 1977. – 303 с.

Лернер И. Я. Проблемное обучение. — М.: Знание, 1974.

Малафеев Р.И. Проблемное изучение физики в средней школе. Из опыта работы: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1980. – 127 с.

Менчинская Н.А. Психологические вопросы развивающего обучения и новые программы // Советская педагогика. – 1968. – №6.

Пинский А.А., Абатурова В.В., Дерзкова Н.П. Предпрофильная подготовка учащихся 9-х классов общеобразовательных учреждений. Итоги эксперимента и перспективы дальнейшего развития. М.: Альянс-Пресс, 2004. – 160с.

Полат Е.С. Как рождается проект. – М.,2003. – 296с.

Разумовский В.Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1975. – 272 с.

Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. – М.: Педагогика, 1946. – 643 с.

Синенко, В. Я. Методология и практика школьного образования: учеб. пособие / В. Я. Синенко. – Новосибирск: Изд-во НИПКиПРО, 2008.

Талызина Н.Ф. Формирование познавательной деятельности младших школьников. – М.: Просвещение,1988. – 175 с.

Усова А.В. Формирование учебно-познавательных умений у учащихся в процессе изучения предметов естественного цикла: Пособие для студентов. Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2002.

Усова А.В., Бобров А.А. Формирование учебно-познавательных умений у учащихся на уроках физики. – М.: Просвещение, 1980.

Усова А.В., Вологодская З.А. Самостоятельная работа учащихся по физике в средней школе. – М.: Просвещение, 1981. – 158 с.

Шумакова Н.Б. Исследование как основа обучения// Одаренные дети и современное образование. 2003. №5.

Эльконин Д.Б. Психология игры. – 2-е изд. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. – 360 с.

Чечель И.Д. Управление исследовательской деятельностью педагога и учащегося в современной школе. – М.: Сентябрь, 1998. – 140с.

http://edu.of.ru/profil/default.asp?ob_no=13193

http://media.edu.yar.ru/?group=1

http://portfolio.1september.ru/person.php?id=222-459-616

http://schools.keldysh.ru/labmro 

www.issl.dnttm.ru