Технологическая карта метапредметного урока с дидактической структурой «Соединение проводников»

Планируемый результат. Метапредметные результаты.1.сформированность познавательных интересов, направленных на развитие представлений об электростатическом поле;

2.умение работать с источниками информации, включая эксперимент;

3.умение преобразовывать информацию из одной формы в другую.

Предметные результаты.

1.применение новых знаний в новой ситуации.

УУД

Личностные. Формируются ответственное отношение к учению и коммуникативная компетентность в общении и сотрудничестве со сверстниками в процессе образовательной деятельности.

Познавательные. Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Производят анализ и преобразование информации.

Регулятивные. Учатся определять цель своей деятельности, на основе соотнесения того, что уже усвоено, и того, что еще неизвестно, оценивать и корректировать полученный результат.

Коммуникативные. Формируются речевые умения: учатся высказывать суждения с использованием физических терминов и понятий, формулировать вопросы и ответы в ходе выполнения задания, обмениваться знаниями между членами группы для принятия эффективных совместных решений.

Что делает учитель?

Что делает ученик?

1. Что является тем материалом, на котором работает учитель?

2. В чем состоит способ действия ученика в начале и в конце урока?

4. Что делает учитель, чтобы учащиеся осуществили переход ко второму способу действия?

3. За счет чего ученики осуществляют переход ко второму способу действия?

А) Как учитель организует «сбой» в привычном способе действия ученика?

А) В чем для них состоит «сбой»?

В) Как учитель организует рефлексию невозможности действовать по прежнему алгоритму (использовать первый способ действия)?

В) Как учащиеся осознают «ловушку»?

С) Как организуется построение нового способа?

С) Как учащиеся начинают действовать, осознав «ловушку»?

D) Как организуется рефлексия проделанного пути – от первого способа ко второму?

D) За счет чего учащиеся выбираются из «ловушки»?

5. Какова единица содержания, с которой работают учитель и ученик?

Что делает учитель?

Что делает ученик?

Этапы занятия. 1. Подготовка к активной познавательной деятельности.

Какие виды соединений проводников вам известны?

Сформулируйте и запишите основные законы названных соединений.

Что мы подразумевали под понятиями «общее напряжение», «общая сила тока», «общее сопротивление»?

Учащиеся в тетради составляют схемы последовательного и параллельного соединения, вспоминают и математически записывают законы соединений.

(проверка через компьютер)

Вы записали, как найти силу тока при различных соединениях проводников. А что понимают под силой тока?

Дают определение и записывается формула

На прошлых уроках мы с вами рассматривали конденсаторы, их типы, вводили понятие электроёмкость конденсатора. Что понимают под электроемкостью конденсатора?

Дают определение и расчетную формулу.

1. Что является учебным материалом?

Учебный материал – сила тока, емкость конденсатора, законы соединения резисторов, законы соединения конденсаторов в батарею.

Этапы занятия. 2. Освоение нового содержания образования.

А теперь выполним задание.

Под №1 представлено последовательное соединение двух резисторов.

Под № 2 представлено последовательное соединение двух конденсаторов. Найти общую электроемкость цепи.

Под № 3 представлено параллельное соединение двух конденсаторов. Найти общую электроемкость цепи.

Конденсаторы соединённые вместе образуют батарею конденсаторов. Соединение конденсаторов, как у проводников может быть последовательным или параллельным. Чему равна электроемкость батареи при последовательном соединении? При параллельном?

Учащиеся, по всей видимости, полагают, что при последовательном соединении:

С = С1+ С2

при параллельном: .

аботают по группам. Одна группа разбирает последовательное, а другая – параллельное соединение.

2. В чем состоит способ действия ученика в начале и в конце урока?

В начале – воспроизведение полученной на предыдущем уроке информации (зафиксированной в виде формул и блочных схем).

В конце – построение моделей сопротивления и емкости.

Проверяется результат.

Скорее всего, он не верен. Тогда учитель задает следующее.

Свое решение необходимо нарисовать и обосновать. Нарисовать, что происходит при зарядке конденсатора первого, второго.

Учащиеся делают рисунки, которые могут продемонстрировать происходящие физические процессы.

Идет работа в группах, рисунки выносятся на доску, идет обсуждение и доработка.

Необходимо продумать понятие электрический ток наглядно, сила тока, всплывает понятие напряжение, общее напряжение, разность потенциалов. Необходимо все эти понятия представить наглядно нарисовав.

Возник вопрос, как заряжается конденсатор, если внутри него диэлектрик? Происходит прорыв новое промысливание учебного материала

q= const

J1 = J2

В момент прорисовки схем выходим на понятие напряжения – при последовательном соединении складывается. Как можно изобразить?

Изображаем напряжение – разность потенциалов - энергия потенциальная.

Представляем уровень воды в водопаде, напряжение складываем. А заряд проходящий через конденсаторы остается одинаковым.

Анализ схем и возвращение к ним, доработка.

Работа со схемами, с формулами електроемкости. Вывод формул последовательного соединения конденсаторов.

4. Что делает учитель, чтобы учащиеся осуществили переход ко второму способу действия?

3. За счет чего ученики осуществляют переход ко второму способу действия?

А) Учитель предлагает ответить на вопрос: почему при последовательном соединении проводников сопротивление увеличивается, а при параллельном – уменьшается?

Ответ предлагается выразить в форме рисунка (работа учащихся организуется учителем по группам).

А) Учащиеся воспроизводят известные им формулы соединения сопротивлений. Учащиеся строят рисунки, пытаясь объяснить эти формулы.

В) Анализ рисунков вместе с учащимися. (Это позволит блокировать механический перенос формулы для соединения сопротивлений на соединение конденсаторов и выйти к обсуждению физической сути явления сопротивления.) рисунки должны помочь выявить два свойства сопротивления: свойство проводимости тока и свойство сопротивляемости току, вызывающее падение напряжения. Обсуждение того, что лежит у учащихся в основе рисунка. Перевод рисунка в модель за счет доопределения физического понятия – за счет обнаружения связи понятия сопротивления с понятием тока.

В) Учащиеся учатся моделировать, переходя от рисунка к физической модели.

С) учитель предлагает ответить на вопрос: как будет изменяться емкость при последовательном и параллельном соединении конденсаторов? Ответ опять же предлагается выразить в форме рисунка. (Работа учащихся организуется учителем по группам).

С) – D) Здесь для учащихся начинается «Сбой». Он состоит в том, что модель сопротивления на случай с емкостями не переносима, а модель емкости у учащихся отсутствует.

D) Анализ рисунков вместе с учащимися. Рисунки должны помочь выявить два свойства емкости: свойство накапливать заряд и свойство препятствовать прохождению электрического тока за счет возникающего в конденсаторе напряжения. Организация «сбоя»: модель, построенная ранее, не подходит для объяснения соединения емкостей. (В основе первой модели лежит понятие тока, в основе второй модели лежит понятие заряда.)

Обсуждение с учащимися, почему не подходит первая модель, используемая для описания параллельного и последовательного соединения сопротивлений.

Е) Организация обсуждения физического смысла емкости: почему емкость препятствует прохождению тока. Построение модели емкости.

Е) – F) Как учащиеся осознают «сбой»?

Учащиеся осознают причину «сбоя» за счет выявления физического смысла емкости, построения модели и сопоставления ее с моделью сопротивления.

F) Организация с учащимися работы, направленной на сопоставление модели сопротивления и модели емкости через соотнесение их физических смыслов.

G) Задание построить модель для последовательного и параллельного соединения емкостей: вывести закон для оботх случаев.

G) Учащиеся, осознав «сбой», строят модели для обоих случаев, опираясь на физический смысл понятия емкости.

Учащиеся в процессе работы должны прийти к следующим заключениям.

Схема последовательного соединения двух конденсаторов изображена на рисунке. В этом случае отрицательно заряженная обкладка первого конденсатора соеденена с положительно заряженной второго. Заряды обоих конденсаторов одинаковы. Действительно, если заряд крайней обкладки первого конденсатора равен +│q│, то на противоположной обкладке вследствие электростатической индукции появится заряд - │q│. Так как проводник между конденсаторами и соединяемые им обкладки в целом нейтральны, то заряд внутренней обкладки в целом нейтральны, то заряд внутренней обкладки второго конденсатора равен +│q│.

Емкость батареии из последовательно соединенных конденсаторов , где φ1 и φ2 – потенциалы крайних обкладок.

Найдем сумму величин, обратных емкостям конденсаторов:

Следовательно, при последовательном соединении конденсаторов величина, обратная емкости батареи, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов.

В общем случае для n конденсаторов справедливо равенство:

Емкость батареи последовательно соединенных конденсаторов меньше емкости конденсатора с минимальной емкостью в батарее.

(проверка через компьютер)

Аналогичная работа в группе, разбирающая параллельное соединение конденсаторов в батарею.

Работа со схемами, с формулами электроемкости. Вывод формул параллельного соединения конденсаторов.

Учащиеся в процессе работы должны прийти к следующим заключениям.

При параллельном соединении двух конденсаторов емкостью С1 и С2 их обкладки соединяют попарно друг с другом, как показано на рисунке.

Под емкостью батареи понимают отношение заряда, сообщенного батарее, к разности потенциалов между обкладками конденсаторов. Разность потенциалов U при параллельном соединении одинакова для обоих конденсаторов. Заряд же батареи равен: q = q1 + q2 , где q1 - заряд первого конденсатора, q2 – второго. Емкость батареи равна: .

Так как , то С = С1 + С2.

При параллельном соединении конденсаторов их общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

Если параллельно соеденены nконденсаторов, то .

(проверка через компьютер).

Выводы.

Решить задачу без понимания физического смысла трудно.

Перспектива: работа в теме «Энергетика будущего – суперконденсаторы».

Рефлексия.

Н) Организация рефлексии у учащихся проделанного ими пути движения: того, как были получены модели сопротивления и емкости, и того, как был получен новый закон (закон для параллельного и последовательного соединения емкостей), опираясь на модели.

Н) Учащиеся осваивают процедуру рефлексии и в рефлексии выделяют сам способ моделирования.

1) Предлагается решить качественную задачу, где будут задействованы оба способа моделирования. Это позволит выявить учителю уровень освоения нового способа работы – способа моделирования.

1) Учащиеся решают новую задачу.

Закрепление.

Разбор и решение задач (проверка при помощи компьютера).

1.Определить электроемкость батареи конденсаторов, если С1= С2 = 2 нФ и С3 = 500 нФ.

Задача решается совместно с учащимися, проговаривается алгоритм решения задачи.

2.Определить электроемкость батареи конденсаторов, если С1= 0,1 мкФ, С2 = 0,4 мкФ и С3 = 0,52 мкФ.

Учащиеся решают самостоятельно и у доски.

3.Три конденсатора одинаковой емкости по 1пФ соединяются в батарею. Каковы возможные значения ее электроемкости?

Коллективное обсуждение возможных видов соединения и соответствующих значений электроемкости.

Учащиеся должны представит 4 возможных варианта:

Единица содержания образования.

Информационный подход – соотношения для соединения конденсаторов в батарею, применение выведенных соотношений к решению задач на различные соединения.

Мыследеятельностный подход – единица содержания – физическая модель (модель сопротивления и модель емкости).

Традиционный подход

Метапредметный подход

1. Знакомство с важнейшими определениями учебного предмета.

1. Промысливание (а не запоминание) важнейших понятий учебного предмета.

2. Осознание понятий и работа с ним в рамках учебного предмета.

2. Переоткрывание процесса возникновения того или другого знания одного учебного предмета.

3. Использование способа переоткрывания знания на разном учебном материале.