ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА

ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИНТЕРЕСА К ИЗУЧЕНИЮ ФИЗИКИ В ШКОЛЕ

(на примере биографии А. Д. Сахарова)

Учебный процесс должен быть так организован и так проводиться, чтобы обеспечить мотивацию учения и положительное эмоциональное отношение к нему у каждого ученика. Л. Н. Хуторская

Одна из значимых проблем при изучении физики – сухость изложения материала, отсутствие эмоциональной окраски изучаемых явлений, законов. Отсюда и невысокий интерес учащихся к изучению физики. Мы хотим рассказать вам о методе, при котором изучение учебного предмета происходит с помощью биографий выдающихся людей. Познавательные эмоции ученика, возникающие при этом, как раз и являются одним из условий положительного отношения к постигаемым знаниям.

Знакомство с биографиями ученых на уроках в той или иной степени присуще всем учебным предметам. Обычно это знакомство в физике происходит в качестве иллюстрации к изучаемым законам, положениям. Таким образом, биографические сведения становятся материалом дополнительным, иллюстративным. Результативность такого подхода для обучения невысока.

В педагогической литературе (В. Н. Мощанским Е. А. Савеловой, Л. Н. Хуторской и мн. др.) предложен иной подход: идти не от содержания учебного предмета к его иллюстрированию биографическими сведениями, а, наоборот, через личность учёных, их жизненные ситуации, научные коллизии приходить к пониманию сути сделанных ими открытий и достижений.

Это оказывается гораздо более эффективным, чем простое заучивание материала учебника. Изучая то, почему учёный занимался наукой, как он делал своё открытие, учащиеся выясняют его мотивацию, видят борьбу идей, осваивают методологию деятельности в изучаемом предмете. Учащиеся видят отношение учёного к различным проблемам, сравнивают его со своим отношением, продумывают и высказывают то, как бы они поступили на его месте. Школьники воспринимают дух происходящего через собственные ощущения. Изучаемый предмет оживает.

Биографии ученых изобилуют яркими примерами – героическими, драматическими и даже комическими. Все это не может оставить ученика равнодушным. В следующем году исполняется 100 лет со дня рождения выдающегося ученого Андрея Дмитриевича Сахарова, и в связи с этим мы хотели бы показать на конкретных примерах возможность использования биографических сведений об этом человеке на уроках физики в школе.

Курсивом выделены параграфы из учебника «Физика. 11 класс»

(Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. Н. А. Парфентьевой. М. : Просвещение, 2014), при изучении которых возможно применение указанных фактов из биографии А. Д. Сахарова.

Пример № 1, воспитательный (патриотический). В 1948 году А. Д. Сахаров включен в научно-исследовательскую группу по разработке термоядерного оружия. Руководитель группы – Игорь Евгеньевич Тамм, впоследствии академик и лауреат Нобелевской премии по физике. Затем двадцать лет непрерывной работы в условиях сверхсекретности и сверхнапряжения. Сахаров с коллегами реализовали идеи, позволившие создавать водородные бомбы неограниченной мощности. В октябре 1961 г. на Новой Земле было произведено испытание разработанного группой Сахарова самого мощного в истории 50-мегатонного заряда.

Этот биографический факт можно использовать при изучении темы § 110 «Термоядерные реакции».

Здесь необходимо обратить внимание учащихся на драматизм ситуации. США первые разработали ядерную бомбу, осуществили ядерную бомбардировку японских городов Хиросимы и Нагасаки – совершили ужасное преступление. Напомним, что основной целью этих бомбардировок было запугать Советский Союз. Военного смысла бомбардировки городов не имели. Именно после этого руководство СССР было вынуждено ускорить «атомный проект». И нашим ученым пришлось догонять. Первыми американцы приступили и к созданию термоядерной бомбы. Наши физики-ядерщики, в число которых входил и А. Д. Сахаров, совершили подвиг, создав это оружие раньше. В своих «Воспоминаниях» Андрей Дмитриевич пишет, что, работая на «объекте», он ощущал себя на войне: «Это был мой фронт. Все мы тогда были убеждены в жизненной важности этой работы для равновесия сил во всем мире и увлечены ее грандиозностью». Вряд ли рассказ в подобном ключе оставит учащихся равнодушными. 

Пример № 2, юмористический. В 1950 году Сахаров вместе с Игорем Евгеньевичем Таммом стал одним из инициаторов работ по исследованию управляемой термоядерной реакции, т.е. применению термоядерной энергии в мирных целях. Предложен принцип магнитной термоизоляции плазмы. Сейчас работы по управляемой термоядерной реакции получили очень большое развитие во всем мире. Но пока не увенчались полным успехом. В связи с этим А. Д. Сахаров вспоминает следующий эпизод: «...Вскоре после моего возвращения с объекта произошло важное событие в нашей семейной жизни –  рождение второй дочери... Осенью я позвонил (по совету Зельдовича) Курчатову с просьбой помочь мне в получении квартиры вместо нашей 14-метровой комнаты в «коридорном доме». Курчатов обещал. Вскоре мы уже въезжали в огромную, по нашим меркам, трехкомнатную отдельную квартиру на окраине Москвы (с окнами на парк, правда, сильно замусоренный; но однажды оттуда к нам забежал заяц; не только дети, но и я были этим сильно обрадованы).

Я. Б. Зельдович сострил по поводу получения мною квартиры, что это первое использование термоядерной энергии в мирных целях».

Этот случай из жизни Сахарова можно использовать при изучении тем:

§105 «Энергия связи атомных ядер», § 110 «Термоядерные реакции», § 111 «Применение ядерной энергии», § 112 «Получение радиоактивных изотопов и их применение».

Пример № 3, методологический. В 1952 году по инициативе Сахарова начаты экспериментальные работы по созданию взрывомагнитных генераторов (устройств, в которых энергия взрыва химической или ядерной реакции переходит в энергию магнитного поля).

Сахаров пишет: «Областью применения генераторов МК является решение таких проблем физики и техники, как, например, создание сравнительно малогабаритных ускорителей заряженных частиц однократного действия на высокие энергии (100 – 1000 Бэв), получение и изучение плотной высокотемпературной плазмы, ускорение плотных образований до скоростей в сотни и тысячи километров в секунду, что необходимо для решения некоторых задач астрофизики (достижения в лабораторных условиях звездных температур и давлений), физики ударных волн, исследования уравнений состояний и свойств веществ при сверхвысоких температурах и давлениях, изучения действия на обшивку космических кораблей метеоритов и т.д.

Открываются перспективы исследований электрических, оптических и упругих свойств различных веществ в таких магнитных полях, которые были раньше практически недостижимы».

При изучении этого факта биографии, можно обратить внимание учащихся к вопросу: «Какие особенности мышления Сахарова помогали ему делать такие изобретения, находить ответы на сложные вопросы, решать задачи невероятной сложности? Можем ли мы научиться чему-то у Андрея Дмитриевича?» 

Об этом могут рассказать коллеги А. Д. Сахарова. Вот, что мы находим:

1.                 И. Е. Тамм: «У него есть прекрасное свойство. К любому явлению он подходит заново, даже если оно было двадцать раз исследовано, и природа его двадцать раз установлена. Сахаров рассматривает все, как если бы перед ним был чистый лист бумаги, и, благодаря этому, делает поразительные открытия».

2.                 Вторая характеристика ментальности Сахарова, очевидно перекликающаяся с первой, может быть названа «постоянное ощущение возможности собственной ошибки». Многие из тех, кто общался с Сахаровым, отмечали с немалым удивлением его достаточно необычный способ дискуссии. Андрей Дмитриевич практически никогда не спорил, не возражал. Разговор для него был поводом, способом достичь лучшего понимания проблемы.

3.                 Здесь же можно обратить внимание учащихся на то, с каким увлечением

Сахаров ставил перед собой учебные задачи и решал их. Вот одна из таких задач: «В круглый сосуд, стоящий на столе, налита жидкость. На поверхность жидкости чернилами нанесено несколько пятен. Сосуд поворачивается рукою на некоторый угол. Доказано, что после остановки движения восстанавливается конфигурация пятен, повернутая на тот же самый угол». Поражают удивительная наблюдательность А. Д Сахарова, желание найти, увидеть закономерность в любом явлении, процессе.

Этот биографический факт можно использовать при изучении тем: § 11 «Закон электромагнитной индукции», § 15 «Самоиндукция. Индуктивность», §78 «Основные следствия из постулатов теории относительности», глава 14 «Элементарные частицы».

Пример № 4, мотивационный.

В 1961 А. Д. Сахаров выдвинул идею лазерного обжатия для получения импульсной управляемой термоядерной реакции. Давление света, впервые экспериментально обнаруженное Лебедевым, 40 лет спустя было использовано Сахаровым для сжатия рабочего тела водородной бомбы и инициирования ее взрыва. Этот факт из деятельности А. Д. Сахарова может служить примером того, как, казалось бы, отвлеченные теоретические сведения со временем могут стать ключом к решению серьезных практических (технических) задач.

§ 91 «Давление света», § 96 «Лазеры», § 110 «Термоядерные реакции», § 111 «Применение ядерной энергии».

Примеры, которые мы привели, очень краткие и служат лишь иллюстрацией возможностей применения биографических сведений на уроках физики. Заметим также, что прежде чем использовать биографические данные на уроках, необходимо провести историко-биографический анализ деятельности ученого, чтобы выполнить отбор фактов, имеющих отношение к изучаемым темам школьного курса физики.

Если говорить конкретно о А. Д. Сахарове, то для нас (учителей физики) особый интерес представляет деятельность Сахарова, связанная с термоядерными испытаниями, с разработкой взрывомагнитных генераторов, с изучением элементарных частиц.

Литература

1. Сахаровский сборник / сост.: А. Бабенышев, Р. Лерт, Е. Печуро. – М., 1981. 2. Сахаров, А. Д. Воспоминания. – М. : Права человека, 1996.

3. Хуторской, А. В. Биографический метод Л. Н Хуторской// Вестник института образования человека. – 2015. – № 2.

КИПЕНИЕ. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ И КОНДЕНСАЦИИ

Конспект урока физики в 8 классе

Вид урока: комбинированный.

Тип урока: изучение нового материала.

Цель: сформировать понятие кипения, как парообразования, выявить и объяснить особенности кипения; Задачи:

Образовательные: формирование понятий «кипение» и «удельная теплота парообразования и конденсации»; выявление основных особенностей кипения: образование пузырьков, шум, предшествующий кипению, постоянство температуры кипения и зависимости температуры кипения от внешнего давления; формирование умения применять имеющиеся знания для объяснения явлений испарения и кипения.

Развивающие: формирование интеллектуальных умений: анализировать, сравнивать, выделять главное и делать выводы; развитие логического мышления и познавательного интереса.

Воспитательные: развитие интереса к предмету и позитивного отношения к учебе; формирование научного мировоззрения; воспитание товарищества, взаимопомощи.

Демонстрации: наблюдение этапов кипения; наблюдение зависимости температуры кипения от внешнего давления; наблюдение кипения при пониженном давлении; видеоролик «Кипение азота».

Оборудование: спиртовка, колба с водой, термометр для измерения температуры жидкости, штатив, пробка для колбы с вставленной в нее стеклянной трубкой, резиновая трубка, электроплитка, медицинский шприц на 100 мл, насос Комовского, компьютер и мультимедийный проектор, презентация.

Ход урока

1.  Организационный момент.

2.  Мотивация.

Учитель. Ребята, я не сомневаюсь, что каждое ваше утро начинается с чашечки горячего, хорошо заваренного чая. Чай – полезный напиток. Об этом гласит древняя мудрость. И вы, конечно, знаете, что перед тем, как заварить чай, нужно вскипятить воду. Обратите пожалуйста внимание на эпиграф: «Существуют явления, на которые никогда не надоедает смотреть. Кипение воды – наслаждение зрелищем воды и огня, таинством их взаимодействия. Эта изменчивая картина завораживает. Закипая, чайник начинает разговаривать» (Таллина Адамовская).

Сегодня мы с вами посмотрим на этот процесс с физической точки зрения и постараемся найти ответы на множество загадок, сопровождающих это явление. Тема урока – «Кипение. Удельная теплота парообразования и конденсации». Учащиеся записывают в тетрадь тему урока.

Учитель. Для исследования кипения проведем эксперимент. Поставим на спиртовку колбу с водопроводной водой. Измерим начальную температуру воды термометром.

3.  Актуализация знаний.

Учитель. Пока вода будет нагреваться, вспомним, что называется парообразованием.

 Парообразование – это явление превращения жидкости в пар.

Учитель. Какие два способа парообразования существуют?

Ученик. Испарение и кипение.

Учитель. Какое явление называется испарением?

Ученик. Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением.

Учитель. Объясните механизм испарения с молекулярной точки зрения.

Ученик. Все тела состоят из молекул, которые движутся непрерывно и хаотично, причем с различными скоростями. Если «быстрая» молекула окажется у поверхности жидкости, то она может преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь из жидкости. Все вылетевшие молекулы образуют пар.

Учитель. Есть ли у веществ фиксированная температура, при которой начинается процесс испарения?

Ученик. Такой температуры у веществ нет. Испарение происходит при любой температуре, так как молекулы движутся при любой температуре.

Учитель. От чего зависит скорость испарения жидкости?

Ученик. От рода вещества, температуры, площади поверхности и движения воздуха над поверхностью жидкости.

Учитель. Почему испарение происходит быстрее при более высокой температуре жидкости?

Ученик. Чем выше температура, тем больше скорость молекул.

Учитель. Как зависит скорость испарения от площади поверхности жидкости?

Ученик. Чем больше площадь поверхности, тем большее количество молекул может вылететь из жидкости.

Учитель. Почему испарение при движении воздуха происходит быстрее?

Ученик. Испарившиеся молекулы не могут возвратиться обратно в жидкость.

Учитель. Что называется конденсацией пара?

Ученик. Конденсация – это явление превращения пара в жидкость.

Учитель. При каких условиях происходит конденсация пара?

Ученик. Когда пар становится насыщенным, то есть находится в динамическом равновесии со своей жидкостью.

4. Изучение нового материала.

Учитель. Вернемся к нашему эксперименту и измерим температуру воды.

Что вы сейчас наблюдаете?

Ученик. На дне и стенках сосуда появились пузырьки воздуха. 

Учитель. Почему пузырьки воздуха появляются на дне и стенках сосуда?

Ученик. В воде всегда есть растворенный воздух. При нагревании пузырьки воздуха расширяются и становятся видимыми.

Учитель. Почему пузырьки воздуха начинают увеличиваться в объеме?

Ученик. Потому что вода начинает испаряться внутрь этих пузырьков.

Учитель. Какие силы действуют на пузырьки?

Ученик. Сила тяжести и Архимедова сила.

Учитель. Какое направление они имеют?

 Сила тяжести направлена вниз, а Архимедова – вверх. 

Учитель. Когда пузырьки смогут оторваться от дна и стенок сосуда и начать свое движение вверх?

Ученик. Пузырьки отрываются, когда Архимедова сила станет больше силы тяжести.

Учитель. Произведем измерение температуры воды. Сейчас вы слышите характерный шум. Поясним это явление. При достаточно большом объеме пузырька он под действием архимедовой силы начинает подниматься вверх. Так как жидкость прогревается способом конвекции, то температура нижних слоев больше температуры верхних слоев воды. Когда пузырек попадает в верхний менее прогретый слой воды, водяной пар внутри него будет конденсироваться, а объем пузырька уменьшаться. Пузырек будет захлопываться. (Слайд.) Связанный с этим процессом шум мы слышим перед кипением. При определенной температуре, то есть когда в результате конвекции прогреется вся жидкость, с приближением к поверхности объем пузырьков резко возрастает, так как давление внутри пузырька станет равным внешнему давлению (атмосферы и столба жидкости). На поверхности пузырьки лопаются, и над жидкостью образуется много пара. Вода кипит.

Сейчас мы измерим температуру кипящей воды. Вода кипит при температуре 100⁰С.

                Запишем    определение    кипения.    Кипение    –     это     интенсивное

парообразование, происходящее по всему объему жидкости при определенной температуре.

Учитель. Какая температура называется температурой кипения?

Ученик. Температура, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения.

Учитель. Как вы считаете, будет ли меняться температура в процессе кипения?

Ученик. Я думаю, она не будет меняться.

Учитель. Давайте еще раз измерим температуру кипящей воды. Температура не меняется. Но спиртовка продолжает работать и отдавать энергию. На что же расходуется эта энергия, если дальнейшего роста температуры нет?

Ученик. Она расходуется на образование пузырьков пара.

Учитель. Обратимся к таблице на странице 45. Найдите температуру кипения воды.

Ученик. Температура кипения воды 100⁰ С.

Учитель. Какая жидкость имеет такую же температуру кипения?

Ученик. Молоко.

Учитель. Какую температуру кипения имеют эфир и спирт?

Ученик. Эфир кипит при 35⁰ С, спирт – при 78⁰ С.

Учитель. Некоторые вещества, которые при обычных условиях являются газами, при достаточном охлаждении превращаются в жидкости, кипящие при очень низкой температуре. Какие из этих веществ есть в таблице?

 Это водород и кислород. Жидкий водород кипит при -253⁰ С, а

кислород – при -183⁰ С.

Учитель. Сейчас мы посмотрим видеоролик «Кипение азота». (Слайд.)

Ученик. В таблице есть несколько веществ, которые в обычных условиях твердые. Если их расплавить, то в жидком состоянии они будут кипеть при очень высокой температуре. Приведите примеры.

Учитель. Например, жидкая медь кипит при 2567⁰ С, а железо – при 2750⁰ С.

Ученик. Обратили ли вы внимание на информацию, указанную в скобках заголовка этой таблицы?

Ученик. Температура кипения некоторых веществ при нормальном атмосферном давлении.

Учитель. Как вы думаете, зачем указано это условие?

Ученик. Потому что температура кипения зависит от внешнего давления.

Учитель. Исследуем зависимость температуры кипения от внешнего давления.

Демонстрация: колбу с кипящей жидкостью снимем со спиртовки и закроем ее пробкой с вставленной в нее грушей. При нажатии на грушу кипение в колбе прекращается. Почему?

Ученик. При нажатии на грушу мы увеличили давление в колбе, и условие кипения нарушилось.

Учитель. Таким образом, мы показали, что с увеличением давления температура кипения увеличивается. Многие хозяйки используют для приготовления пищи кастрюлю – скороварку, которая имеет массу преимуществ по сравнению с обычными кастрюлями. Процесс приготовления пищи в скороварке происходит при температуре 120⁰ С и давлении 200 кПа, поэтому время приготовления значительно сокращается.

Учитель. Давайте вспомним, как меняется атмосферное давление с увеличением высоты над уровнем моря?

Ученик. Атмосферное давление уменьшается.

Учитель. Как изменится температура кипения воды при подъеме в гору?

Ученик. Она уменьшится.

Учитель. Совершенно верно. Например, на самой высокой горе Джомолунгме в Гималаях, высота которой 8848 м, вода будет кипеть при температуре около 70⁰ С. Сварить, например, мясо в таком кипятке просто невозможно.

А как вы думаете, можно ли заставить воду кипеть при комнатной температуре?

Демонстрация: стакан с холодной водой помещаем под стеклянный колокол. С помощью насоса Комовского откачиваем воздух. По мере уменьшения давления в стакане наблюдаем этапы закипания жидкости, при этом температура остается низкой.

Учитель. Какой вывод можно сделать из опытов?

Ученик. Температура кипения жидкости зависит от давления.

Учитель. Мы познакомились с процессом кипения. Как вы считаете, одинаковое ли количество теплоты потребуется на кипение разных жидкостей равной массы, взятых при температуре кипения?

Ученик. Я думаю, потребуется разное количество теплоты.

Учитель. Правильно. На диаграмме мы видим, что для обращения в пар разных жидкостей требуется разное количество теплоты. Это количество теплоты характеризует физическая величина, называемая удельной теплотой парообразования. Эта величина обозначается буквой L, ее единица измерения в системе СИ Дж/кг. Удельная теплота парообразования – это физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы жидкость массой 1 кг обратить в пар при температуре кипения. Посмотрим в таблицу на странице 49. Например, удельная теплота парообразования воды  2,3 *10⁶ Дж/кг. Это значит, что для обращения в пар 1 кг воды при температуре кипения нужно затратить 2,3 * 10⁶ Дж энергии. Чему равна удельная теплота парообразования спирта?

Ученик. Удельная теплота парообразования спирта 0,9 * 10⁶ Дж/кг.

Учитель. Что означает это число?

Ученик. Это значит, что для обращения в пар 1 кг спирта при температуре кипения нужно затратить 0,9 * 10⁶ Дж энергии.

Учитель. Следовательно, при температуре кипения внутренняя энергия вещества в парообразном состоянии больше внутренней энергии такой же массы вещества в жидком состоянии. Вот почему ожег паром при температуре 100⁰ С опаснее, чем ожег кипятком 

Теперь ответьте на вопрос: если снять крышку с кипящего чайника, что можно на ней увидеть?

Ученик. Мы увидим там капельки воды.

Учитель. Как вы объясните их появление?

Ученик. Пар, соприкасаясь с крышкой, конденсируется.

Учитель. При конденсации пара энергия выделяется. Опыты показывают, что пар, конденсируясь, выделяется точно такое же количество теплоты, какое было затрачено на его образование. Освобождающаяся при конденсации пара энергия может быть использована. На тепловых электростанциях отработанным в турбинах паром нагревают воду, затем ее используют для отопления зданий и на предприятиях бытового обслуживания: банях, прачечных и т.п.

Чтобы вычислить количество теплоты, необходимое для превращения жидкости любой массы в пар при температуре кипения, нужно удельную теплоту парообразования умножить на массу. Запишем формулу: Q = Lm. Количество теплоты, которое выделяет пар любой массы, конденсируясь при температуре кипения, определяется этой же формулой.

5. Закрепление.

Учитель. Итак, теперь вы знаете два способа парообразования: испарение и кипение. Кто скажет, чем отличаются эти процессы?

Ученик. Испарение происходит с поверхности жидкости, а кипение по всему объему жидкости.

Ученик. Испарение происходит при любой температуре, а кипение – при определенной температуре. У каждой жидкости своя температура кипения.

Ученик. При испарении температура жидкости уменьшается, а при кипении не изменяется.

Учитель. Как вы думаете, где кипящая вода горячее: на уровне моря, на вершине горы или в глубокой шахте?

Ученик. Я думаю, вода будет горячее в глубокой шахте, так как атмосферное давление на глубине будет выше, следовательно, вода будет кипеть при более высокой температуре.

Учитель. По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, затраченное на парообразование или выделяющееся при конденсации пара?

Ученик. Его можно рассчитать по формуле Q = Lm.

Учитель. Попробуем устно вычислить количество теплоты для следующих случаев.

Ученик. Для эфира Q = 2 * 10⁶ Дж, для спирта – 9 * 10⁶ Дж, для воды – 4,6 * 10⁶ Дж.

Учитель. На графике показаны процессы нагревания и кипения двух жидкостей одинаковой массы. (Слайд.) Пользуясь таблицей на странице 45, определите, для каких веществ построены графики.

Ученик. Верхний – для воды, нижний – для спирта, так как температура кипения воды 100⁰С, а спирта – 78⁰ С.

Учитель. Какова была начальная температура жидкостей?

Ученик. Начальная температура обеих жидкостей 20⁰ С.

Учитель. Назовите участки графика, соответствующие нагреванию жидкостей.

Ученик. АВ для спирта и АD для воды.

Учитель. Назовите участки графика, соответствующие кипению жидкостей.

Ученик. ВС для спирта и DE для воды.

6.     Подведение итогов урока. Учитель. Откройте дневники и запишите домашнее задание: §18, §20. Упр. 10(4). Для желающих следующее экспериментальное задание.

Возьмите большую кастрюлю с водой. Поместите в нее маленькую кастрюлю с водой так, чтобы она плавала, не касаясь дна большой кастрюли. Поставьте их на плиту и начните нагревать. Что будет с водой в маленькой кастрюле, когда в большой кастрюле она будет кипеть? Почему? Насыпьте в большую кастрюлю столовую ложку соли. Что после этого произойдет с водой в маленькой кастрюле? Объясните наблюдаемое явление. Что можно сказать о температуре кипения соленой воды?

7.     Рефлексия.

Учитель. Наш урок подходит к концу. Мне бы хотелось знать, с каким настроением вы уходите. У вас на партах есть три цветных стикера, которые отражают следующие настроения: зеленый – мне очень понравился урок, синий – мне было интересно, красный – мне было скучно. Уходя, прикрепите на доску стикер, отражающий ваше настроение. Урок окончен. Спасибо за внимание!

Литература

1.                 Перышкин, А. В. Физика. 8 класс.

2.                 Гутник, Е. М., Рыбакова, Е. В., Шаронина, Е. В. Методические материалы для учителя. Физика. 8 класс.

3.                 Горев, Л. А. Занимательные опыты по физике.

4.                 Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов.

5.                 Видеоролик «Кипение азота».

ПРОБЛEМНОE ОБУЧEНИE УЧAЩИХСЯ НA УРОКAХ ФИЗИКИ ПУТEМ РAЗВИТИЯ ПОЗНAВAТEЛЬНОГО ИНТEРEСA

Нaдо стрeмиться покaзaть физичeскоe явлeниe тaк,

чтобы оно нe было оторвaно от жизни. Это позволит сдeлaть для учeникa очeвидной связь мeжду тeориeй и прaктикой eщe нa школьной скaмьe и будeт способствовaть уничтожeнию сaмой большой болeзни нaшeй учeбы – eё aбстрaктности, когдa знaниe сущeствуeт сaмо по сeбe, a жизнь идeт сaмa по сeбe.

П. Л. Кaпицa

Нaдeжный способ усвоeния знaний – открыть их сaмому. Исслeдовaтeльскaя рaботa, поиск рeшeний многочислeнных проблeм являются основой познaния нового в зaгaдочном для рeбят мирe под нaзвaниeм «Физикa».

Проблeмный мeтод обучeния учaщихся нa урокe – эффeктивность, докaзaннaя тeорeтикaми и хорошо осознaннaя прaктикaми.

Нaиболee полно рaскрывaeтся учитeль нa урокe изучeния нового мaтeриaлa, и вaжнeйшим покaзaтeлeм профeссионaлизмa являeтся нe дaвaть информaцию в готовом видe, a рaботaть тaк, чтобы рeбятa сaми открывaли новыe знaния.

Сaмым основным в этом являются цeли ввeдeния проблeмного мeтодa обучeния нa своих урокaх: нaучить школьников объяснять физичeскиe явлeния; нaучить школьников творчeской дeятeльности; воспитaниe aктивной личности.

Тeхнология проблeмного обучeния унивeрсaльнa, онa открывaeт знaния нa любом прeдмeтe и нa всeх школьных ступeнях. Поэтому этот мeтод обучeния полeзeн учитeлям и пeрвых и выпускных клaссов, и физикaм, и лирикaм.

Суть проблeмного урокa – творчeскоe усвоeниe знaний. Пeрeчислим основныe этaпы проблeмного урокa: постaновкa проблeмы, поиск рeшeния, вырaжeниe рeшeния, прeдстaвлeниe людям.

Учeбнaя проблeмa сущeствуeт в двух основных формaх: кaк тeмa урокa; новоe знaниe.

Слeдовaтeльно, постaвить учeбную проблeму, знaчит, помочь учeникaм сaмим сформулировaть либо тeму урокa, либо нe сходный с тeмой урокa вопрос для исслeдовaния. Учитeля нeрeдко стaвят знaк рaвeнствa мeжду интeрeсом и зaнимaтeльностью. Зaнимaтeльность относится нe столько к психичeскому состоянию чeловeкa, сколько к кaчeству вeщeй, прeдмeтов, явлeний, воздeйствующих нa интeрeс, возбуждaющих eго. Свойствa эти проявляются в новизнe, нeожидaнности, стрaнности, нeсоотвeтствии с прeжними прeдстaвлeниями. Зaнимaтeльность – внeшний фaктор, который нe в состоянии обeспeчить полного успeхa дeятeльности. Но онa можeт снять рaвнодушиe, a это в рaботe по aктивизaции познaвaтeльной дeятeльности фaкт нeмaловaжный.

Рaзнообрaзиe зaнимaтeльных форм обучeния нa урокaх (игры-упрaжнeния, состязaния, конкурсы, сигнaльныe кaрточки, живоe, обрaзноe описaниe событий, эпизодa, рaсскaз-зaдaчa, игры-путeшeствия, шaрaды, зaгaдки, курьёзы, шутки, конкурс нa быстроe отыскaниe ошибок и т.д.) создaёт положитeльный эмоционaльный фон дeятeльности, рaсполaгaeт к выполнeнию тeх зaдaний, которыe считaются трудными и дaжe нeпрeодолимыми. 

При использовaнии нa урокaх физики зaнимaтeльных мaтeриaлов aктивизируeтся мыслитeльнaя дeятeльность учaщихся и повысится интeрeс к прeдмeту.

Примeры зaнимaтeльных мaтeриaлов, которыe учитeля используют в своeй рaботe: 

1.                 Рeбусы хороши при объяснeнии нового мaтeриaлa, при повторeнии, в концe урокa, чтобы снять устaлость.

2.                 Рaзгaдывaниe кроссвордов aктивизирует мыслитeльную дeятeльность учeникa, подготaвливaя eго к изучeнию нового мaтeриaлa или к повторeнию рaнee изучeнной тeмы.

3.                 Объяснeниe зaгaдaнного физичeского явлeния формируeт обрaзноe видeние явлeний природы.

4.                 Использовaниe художeствeнной литeрaтуры нa урокaх физики – один из способов повышeния интeрeсa к прeдмeту.

Eщe один способ рaзбудить любознaтeльность, зaстaвить взглянуть нa обычныe явлeния чeрeз призму физичeских зaконов можно с помощью опытa«фокусa». Eсли трaдиционный дeмонстрaционный опыт, покaзывaeмый учитeлeм, учeник обычно осмысливaeт срaзу, то «фокус», кaк прaвило, стaвит eго в тупик; для объяснeния трeбуются внимaтeльность и нaблюдaтeльность, рaздумья и eщe рaз рaздумья. Кaждый «фокус» учeник стaрaeтся повторить, a тaк кaк в ходe урокa это сдeлaть трудно, то «фокус» он воспроизводит домa, покaзывaя родитeлям, друзьям, ищeт совмeстно рaзгaдку. Тeм сaмым экспeримeнт-«фокус» повышaeт интeрeс к прeдмeту и к знaниям. Рaзгaдывaя его сeкрeт, рaзвивaeт свои умствeнныe способности, нaчинaeт примeнять знaния в нeзнaкомой жизнeнной ситуaции. Тaким обрaзом, этот вид учeбного экспeримeнтa рaзвивaeт творчeскиe возможности учaщихся.

Опыт рaботы в школe покaзывaeт, что в рaзвитии интeрeсa к прeдмeту нeльзя полностью полaгaться нa содeржaниe изучaeмого мaтeриaлa. Eсли учaщиeся нe вовлeчeны в aктивную дeятeльность, то любой содeржaтeльный мaтeриaл вызовeт в них созeрцaтeльный интeрeс к прeдмeту, который нe будeт являться познaвaтeльным интeрeсом.

ФОРМИРОВАНИЕ У ШКОЛЬНИКОВ ЧУВСТВА ПАТРИОТИЗМА НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Современная образовательная система в настоящее время испытывает многочисленные преобразования и усовершенствования, формулируются актуальные цели образования, соответствующие потребностям современного общества. В соответствии с этим перед школой ставятся новые задачи, которые должны решать проблемы повышения интеллектуального потенциала граждан страны, создавать благоприятные условия для формирования личности, способности к творческому, критическому мышлению, способной к самоанализу, саморазвитию и самосовершенствованию. Поэтому в современной педагогике необходимо акцентировать внимание на воспитательном направлении, на формировании мотивированного и направленного интереса к учебе.

Одной из составляющих воспитательного процесса является патриотическое воспитание. Основная цель и задача патриотического воспитания – выработать у каждого человека активную жизненную позицию, позицию гражданина и патриота своей страны. Воспитательные цели определялись на уроках всегда. Современный ФГОС тоже требует повысить внимание учителя к реализации воспитательного аспекта урока наряду с образовательным и развивающим аспектами. Воспитательные аспекты современного урока связаны с достижением личностных результатов в соответствии с требованиями ФГОС ООО для всех учебных предметов в рамках компетентностно-ориентированного урока.

Уроки физики – благоприятное поле для такой деятельности, где можно показать роль науки в развитии общества, роль ученых-физиков в развитии научно-технического прогресса. Формирование у школьников чувства патриотизма на уроках физики может быть связано с их знакомством с историей открытий и изобретений, с жизнью и достижениями ученых, внесших большой вклад в развитие российской и мировой науки.

Об этом можно рассказать с самого начала урока. Например, 30 января можно сообщить о том, что в этот день в 1930 году советские ученые запустили радиозонд, устройство, позволяющее проводить исследования атмосферы, а в 1872 году родился изобретатель ранцевого парашюта, подаривший надежду на спасение пассажирам и пилотам, Глеб Котельников… Конечно, эта информация ученикам не запомнится или не всеми запомнится, но настроит на определенный ритм работу класса на уроке.

31 января – Международный день ювелира. Профессиональный праздник отмечают мастера, которые с помощью драгоценных металлов умеют превратить обычную жизнь человека в волшебство. Знаменитый химик Дмитрий Менделеев защитил в 1865 году в Петербурге докторскую диссертацию, представил формулу соединения спирта и воды – водки. В 1916 году в Нижнем Новгороде основан первый университет, а в 1932 году в Магнитогорске запустили первую доменную печь. Можно сообщить детям интересные факты, относящиеся к теме урока или для доброжелательного психологического настроя. Каждый день знаменателен какой-то памятной датой в истории нашей страны, каким-то открытием, изобретением, днями рождения ученых, поэтов и писателей, художников. Поэтому для детей такая информация как интересна, так и стимулирующая работу учеников с положительным настроем.

Изучая тему «Тепловые явления», необходимо отметить вклад М. В. Ломоносова в развитие молекулярно-кинетической теории, которая во многом превосходила современное представление о строении материи и многие фундаментальные законы, в числе которых одно из начал термодинамики, и еще благодаря М.В. Ломоносову в России появился первый учебник по физике.

Изучение темы «Давление света» связано с именем великого ученого П. Н. Лебедева. В 1899 году П. Н. Лебедев подтвердил теоретическое предсказание Максвелла о давлении света на твердые тела, а в 1907 году – и на газы (открытие эффекта давления света). Это исследование явилось важной вехой в науке об электромагнитных явлениях. Получив приглашение в Институт Нобеля в Стокгольме, где ему обещали хорошие условия для работы, свободу действий и большие деньги, ученый отказался от этого предложения и остался на Родине.

Изучение темы «Фотоэффект» связано с именем А. Г. Столетова. В 1888 г. Столетов начинает исследование фотоэффекта, открытого за год до этого Герцем, которое впоследствии принесло ученому мировую известность. В 1893 г. академики Чебышев, Бредихин и Бекетов рекомендовали Столетова на выдвижение в члены Российской академии наук. Но великий князь Константин, президент Академии, не одобрил кандидатуры свободолюбивого и честного Столетова. На законный вопрос о причинах отказа брат Александра Григорьевича, Николай, генерал и герой сражений, получил ответ раздраженного князя: «У вашего брата невозможный характер».

При рассмотрении вопросов того или иного открытия можно привести несколько интересных, поучительных фактов о личности самого ученого, потому что человек всегда во все времена и у всех народов славен именно делами своими. К примеру, К. Э. Циолковский – знаменитый деятель науки – в девятилетнем возрасте, катаясь в начале зимы на санках, простудился и заболел скарлатиной. В результате осложнения после тяжёлой болезни частично потерял слух. Не смотря на все трудности во время учебы в школе, юный Константин достигает больших успехов, благодаря своей целеустремленности и таланту, полагаясь на самообразование. Его друзьями на долгие годы становятся книги. Школьный учитель математики, ученый-самоучка, Константин Эдуардович был до конца верен своей идее возможности запуска ракетного летательного аппарата в околоземное пространство и для межпланетных путешествий.

При изучении принципов радиосвязи надо рассказать не только об А. С. Попове, но об одном инженере-изобретателе В. Зворыкине – отце современного телевидения. Ему принадлежит создание кинескопа, иконоскопа, электронной телевизионной системы, основ цветного телевидения.

Изучение темы «Магнитное поле» может сопровождаться как погружением в истории периода Великой Отечественной войны, так и рассмотрением некоторых научных фактов современности. Известно, что перед учеными Ленинградского физико-технического института была поставлена задача создания эффективного механизма защиты кораблей от магнитных мин. Эти работы возглавили А. П. Александров и И. В. Курчатов. На крупнейшем корабле флота линкор «Марат» при помощи системы электромагнитов ученым удалось в десятки раз уменьшить магнитное поле в непосредственной близости от киля, который был наиболее уязвимой частью корабля. На основании этих исследований командование издало приказ об организации бригад по установке размагничивающих устройств на всех кораблях флота. Уже в августе 1941 года основная часть боевых кораблей советского флота была защищена от магнитных мин. Это позволило сберечь сотни кораблей и тысячи жизней.

Говоря на уроке о создании лазеров, необходимо упомянуть имена российских ученых Н. Г. Басова и А. М. Прохорова. Именно им принадлежит разработка первых лазеров. Сегодня невозможно представить нашу жизнь без лазеров в самом широком спектре их применения. В одном ряду с разработкой лазера стоят открытия электрона, электромагнетизма, атомной энергии, пенициллина, транзистора, компьютер. Известно, что, окончив школу в 1941 г., молодой Басов пошел служить в Советскую Армию. После демобилизации в декабре 1945 г. Н. Г. Басов изучал теоретическую и экспериментальную физику в Московском инженерно-физическом институте, его работы посвящены квантовой электронике и её применениям. А. М. Прохоров также в 1941 году был призван в армию. В 1944 г. после двух ранений Басов установил принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами, что позволило в 1954 году создать первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака. В 1964 году им и Ч. Х. Таунсу за «фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе», была присуждена Нобелевская премия по физике.

Рассказывая о сверхпроводящих материалах и их применении для формирования изображения в приборах медицинской диагностики, естественно упомянуть о Нобелевских лауреатах А. А. Абрикосове, В. Л. Гинзбурге за вклад в развитие теории сверхпроводимости и сверхтекучести. Говоря о развитии информационных и коммуникационных технологий, стоит рассказать о работах российского физика Ж. И. Алферова, которому была присуждена Нобелевская премия по физике за 2000 год за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной оптоэлектроники. Современные информационные системы должны отвечать двум основополагающим требованиям: быть скоростными, чтобы громадный объем информации можно было передать за короткий промежуток времени, и компактными, чтобы уместиться в офисе, дома, в портфеле, в кармане.

Своими открытиями Нобелевские лауреаты по физике за 2000 год создали основу современной техники. Они открыли и развили быстрые опто- и микроэлектронные компоненты, которые создаются на базе многослойных полупроводниковых гетероструктур. На основе гетероструктур созданы мощные высокоэффективные светоизлучающие диоды, которые используются в дисплеях, лампах, тормозного освещения в автомобилях и светофорах. В гетероструктурных солнечных батареях, которые обширно используются в космической и наземной энергетике, достигнуты рекордные эффективные преобразования солнечной энергии в электрическую.

Ж. И. Алферов учредил Фонд поддержки образования и науки для поддержки талантливой учащейся молодежи, содействия её профессиональному росту, поощрения творческой активности в проведении научных исследований в приоритетных областях науки. Первый вклад в Фонд был сделан Жоресом Алферовым из средств Нобелевской премии.

В процессе изучения темы «Ядерная физика», в том числе «Влияние радиации на живые организмы», хорошо рассказать о работах по созданию атомной бомбы в СССР, начатых в годы Второй мировой войны, что к этим исследованиям были привлечены выдающиеся ученые: П. Л. Капица, И. Е. Тамм, Л. Д. Ландау, В. Л. Гинзбург. Результаты фундаментальной науки удивительно быстро оказались воплощены в водородной бомбе, упомянуть о деятельности А. Д. Сахарова, известного правозащитника, удостоенного Нобелевской премии мира в 1975 году.

Массовое выселение жителей с близлежащих территорий, смерть и заболевание людей, находившихся на значительных расстояниях от полигонов, заставило Андрея Дмитриевича серьезно задуматься о том, к каким трагическим последствиям могут привести атомные взрывы. Он задался вопросом о том, что будет, если эта страшная сила вдруг выйдет из-под контроля. Здесь же стоит рассказать о аварии на Чернобыльской АЭС, о её последствиях и ликвидации, об атомной бомбардировке Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, показать кадры хроники, которые демонстрируют страшные последствия.

Использование фактов из жизни ученых способствует формированию у школьников чувства патриотизма, воспитанию нравственных личностных качеств, желания гордиться своей страной, способности к самопознанию и воспитанию интеллектуальной личности, истинного гражданина и патриота своей Родины. Как говорил физик, академик А. Ф. Иоффе: «…Ищите и осуществляйте новое, лучшее – оно есть в каждом деле. Дышите своим делом. Никогда не переставайте учиться и двигаться вперёд».

Литература

1 Из воспоминаний В. А. Егорова // Келдыш М. В. Творческий портрет по воспоминаниям современников. – М. : Наука, 2001 и 2002.

2.               Физика: Занимательные материалы к урокам. 7 кл. / авт.-сост.

А. И. Семке. – М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2006.—C. 52–53,67,102.

3.               Беседы по физике. ч. II. / Блудов М.И. Изд 2-е, переработ. М., «Просвещение», 1973. — С. 191.

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ

Сегодняшняя сельская школа смело становится школой новых инновационных возможностей. Стартовые шаги сделаны в области всей школьной инфраструктуры: наличие учебной оргтехники, автоматизированного рабочего места в каждом кабинете, лего-роботы, площадка детского мобильного технопарка, комплекты лабораторного оборудования. Сразу надо оговориться, что имеется еще потребность для кабинета физики в приобретении, например, оборудования по астрономии, в пополнении новыми комплектами для лабораторных работ по физике, в обновлении мебели. Работа здесь ведется, и задача учителя, на мой взгляд, это быть современным и, идя в ногу со временем, следить за появлением технологических новинок на рынке образовательных инноваций.

Далее хотелось бы раскрыть проблему мотивационной атмосферы ребенка в образовательном процессе. Окружающая его среда должна быть такой, чтобы ребенок мог черпать из неё информацию, должна помогать самореализоваться, постоянно расширять зону его ближайшего развития и формировать мотивационную сферу. Здесь очень многое зависит и от семьи, и от школы.

Задача семьи состоит в том, чтобы вовремя увидеть, разглядеть способности ребёнка в области математики и физики, а задача же школы – поддержать ребёнка и развить его способности, подготовить почву для того, чтобы эти способности были реализованы. Однако если анализировать социальный паспорт семей в сельской школе, то можно увидеть, что 75 % родителей имеют низкий уровень образованности и недостаточное материальное обеспечение, не могут показать детям значимость образования и перспективы технического развития в будущем.

Еще в школьном образовании по физике я бы выделила проблему, тесно связанную с реализацией концепции ФГОС: не все школьники способны самостоятельно добывать информацию, читать учебную литературу. Научить добывать эти знания бывает весьма проблематично, ведь обучающиеся, выбирая между обучением и развитием, отдают предпочтение более легкому занятию – обучению.

Здесь вскрывается проблема в содержании нынешних учебников по физике, где не всегда тема раскрыта доступно и подробно, чтобы приучить школьников к чтению учебной литературы и к самостоятельному добыванию информации. Главная наша задача – не набить головы учеников информацией, которая якобы понадобится им в дальнейшей жизни, а научить их добывать нужную информацию самостоятельно, научить их осознанному чтению учебной литературы. Для того чтобы они могли самостоятельно читать учебник, нужно, чтобы он был написан в первую очередь для них, для учеников, а не для учителя.

Кроме этого, нам учителям в переходе на новые стандарты ФГОС приходится прилагать немало усилий. Чтобы все обучение учащихся было проблемным и направленным на личностно-ориентированный и деятельностный подход. Здесь перед педагогом встает задача создать необходимые условия для развития у детей познавательных интересов, умения самостоятельно решать проблемы в разных сферах деятельности, навыков исследовательской деятельности. Учитель должен сформировать у детей научные знания по физике.

Одним из наиболее эффективных методов обучения физике является лабораторный метод. Не секрет, что физическим опытам и лабораторным работам почти не уделяется нужного внимания. Все занятие строится на том, что написано в учебнике. В сегодняшних социально-экономических условиях актуальны проблемы развития познавательных интересов учащихся, их творческого мышления и навыков самостоятельного умственного труда. В связи с этим учителю часто приходится задаваться вопросом: «Как нужно организовать учебный процесс, чтобы каждый урок для ученика был сродни научному открытию, был значим для него?»

Из опыта своей работы хотелось бы представить пути решения вышеперечисленных проблем. Для компенсации наличия лабораторного оборудования я использую 3D-оборудование в виде маркеров и веб-камер «Виртуальная лаборатория». Здесь дети могут самостоятельно перед компьютером посмотреть принцип работы механизма, понять смысл физического явления. А вот для решения вопроса деятельностного направления в обучении я использую ресурсы http://class-fizika.narod.ru/tshas.htm, http://www.virtulab.net/ и https://simplescience.ru/collection/video. Здесь возможно поставить проблемный вопрос и дать возможность учащимся рассуждать, пробовать, проверять и доказывать. Причем идет развитие научного мировоззрения обучающегося с участием самого обучающегося. 

Далее в работе с учебником я использую метод синквейна, когда нужно информацию добыть самостоятельно и представить ее в коротком изложении. В сообществе своей закрытой группы vk.com мы работаем по экспериментальному домашнему заданию из учебника и делаем фотоотчет о проделанной работе с выводами, это делает работу ученика с материалом учебника мотивированной.

Для достижения цели целостного обучения на основе метапредметных связей я использую метод общих схем. Например, в 8 классе по физике при прохождении материала «Количество теплоты», «Энергия» я все связываю в один «узел-схему»:

1)                происхождение этого слова, интерпретация этого понятия;

2)                работа с этим понятием во всех смежных областях;

3)                экспериментальный просчет килокалорий у человека при потреблении продуктов;

4)                практикум по расчету стоимости электроэнергии (эта работа делается чуть позже);

5)                домашний мини-проект по расчету своей энергии, работы и мощности при подъеме тяжестей или на лестницу.

Для самостоятельного погружения в предмет и саморазвития часто использую прием «Самопроверка» и «Взаимопроверка». Задаются три ключевых вопроса: «В чем заключается ошибка?», «Почему произошла ошибка?» и «Что нужно, чтобы этой ошибки не было?» Дети разбирают сами свои недочеты в решенных задачах и даже делают выводы. Этот метод позволяет осуществляться всеобучу и работе в группах.

Считаю немаловажным аспектом в преподавании физики проектный метод. Так, по итогам каждого класса каждый ученик выполняет итоговую работу-проект по физике с представлением своих фото- и видеоматериалов на презентации. Например: «Почему плачут окна?», «Почему земля черная, а небо голубое?», «Где живет радуга?» и т д. Данный проект позволяет формировать научное мировоззрение и достичь многих целей в реализации аспектов ФГОС.

В целом, сегодня сельская школа живет и дышит новыми проектами, свежими идеями и здоровым желанием конкурировать с городскими школами. Все время помнится фраза: «Ученик не сосуд, который нужно заполнить, а факел, который нужно зажечь». Мы обязаны «зажечь» ребенка своим предметам. Для этого нужно все время учиться и не выгорать, как педагогу. 

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАЩИХСЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Если ученик не научился сам ничего творить, то и в жизни он всегда будет только продолжать копировать, так как мало таких, которые бы научившись копировать, умели делать приложения этих сведений.

Л. Н. Толстой

Школьный курс физики – системообразующий для естественно-научных учебных предметов, поскольку физические законы лежат в основе содержания курсов химии, биологии, географии.

Физика – наука, изучающая наиболее общие закономерности явлений природы. Основные понятия физики и ее законы используются во всех естественных науках. Физика изучает количественные закономерности природных явлений и относится к точным наукам. Вместе с тем гуманитарный потенциал физики в формировании общей картины мира и влиянии на качество жизни человечества очень высок. 

Физика – экспериментальная наука, изучающая явления природы опытным путем. Построением теоретических моделей физика дает объяснение явлений, формулирует законы, предсказывает новые явления, создает основу для применения законов в человеческой практике. Физические законы лежат в основе химических, биологических, астрономических явлений. В силу отмеченных особенностей физики ее можно считать основой всех естественных наук.

Уникальность физики как учебной дисциплины состоит в том, что обучающиеся вовлекаются во все этапы научного познания: от наблюдения явлений, выдвижения гипотез до их экспериментальной проверки. При этом у учащихся активно формируется научный стиль мышления. Поэтому при большом разнообразии форм, средств и методов обучения наиболее эффективным, на мой взгляд, является исследовательский метод познания, в основе которого лежит развитие познавательных навыков учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, умений ориентироваться в информационном пространстве, развитие критического мышления, что как раз и направлено на формирование ключевых компетентностей.

Учебно-исследовательская деятельность всегда предполагает решение какой-то проблемы, предусматривающей, с одной стороны, использование разнообразных методов, средств обучения, а с другой – интегрирование знаний, умений из различных областей науки, техники, технологии, творческих областей. Результаты выполненных исследований должны быть, что называется, «осязаемыми», т.е. если это теоретическая проблема, то конкретное ее решение, если практическая – конкретный результат, готовый к внедрению. Ученики, у которых возникают объяснимые трудности с точными науками, с большой охотой принимают участие в любом исследовательском проекте. С особым интересом ученики работают над исследованиями с использованием информационных технологий и связанными с изучением собственных параметров и возможностей.

В современном мире роль физики возрастает. Использование знаний по физике необходимо каждому для решения практических задач в повседневной жизни.

Но в настоящее время преподавание физики сопряжено с целым рядом трудностей. С одной стороны, изучение физики ограничено рамками базисного учебного плана, в котором сокращено количество учебных часов. С другой – перед учителем физики поставлена задача формирования целостной естественно-научной картины мира и метапредметных ключевых компетентностей. Не надо при этом забывать, что без поддержки познавательного интереса у учащихся трудно добиться какого-либо стойкого результата учебной деятельности. Для решения данных задач необходимы новые подходы в преподавании физики, поиск новых методов. Таким методом и должна стать учебно-исследовательская деятельность учащихся.

Поэтому ведущей педагогической идеей моего опыта является создание условий для формирования и развития ключевых компетентностей школьника: учебно-познавательных, информационных, коммуникативных, ценностносмысловых; воспитание активной творческой личности учащегося, умеющего видеть, ставить и решать нестандартные задачи.

Основные понятия исследовательской деятельности, ее цели, задачи, этапы построения деятельности, результаты рассматриваются в работах А. В. Леонтовича, А. С. Обухова, А. Н. Поддьякова, А. И. Савенкова, Н. Г. Алексеева и др. Речь в этих трудах идет в основном о выстраивании исследовательской деятельности учащихся вне урока. Моя работа была направлена на включение исследовательской деятельности в урок, её организации, сочетания форм, методов и средств обучения. Это особенно важно, так как исследовательская деятельность выступает как форма организации образовательного процесса, направленная на получение нового знания. В то же время целью исследовательской деятельности является не только конечный результат, но и сам процесс, в ходе которого развиваются исследовательские способности учащихся, формируется исследовательская компетентность.

А. В. Леонтович определяет исследовательскую деятельность учащихся как деятельность, связанную с решением ими творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением и предполагающую наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере.

Исследовательская деятельность осуществляется посредством решения исследовательских задач. Каждая исследовательская задача решается посредством выполнения определенной совокупности исследовательских действий. В первую очередь, учитель должен конкретизировать, какие исследовательские действия он должен формировать на содержании своего предмета. В. С. Лазарев к числу основных действий, выполняемых при решении исследовательских задач, относит следующие: постановка исследовательских задач; выдвижение гипотез; планирование решения задач; построение моделей действительности и работа с моделями; сбор исходной информации (наблюдение и т.д.); экспериментирование; анализ данных экспериментов или наблюдений и построение обобщений.

На этапе постановки исследовательских задач часто используется метод проблемного обучения, цель которого состоит в усвоении учащимися образцов деятельности учителя в ситуации, не укладывающейся в стандартные алгоритмы. Собственно учебной проблемой И. В. Гребенев называет запланированное, умышленно созданное учителем противоречие между старыми знаниями и новым фактом, для объяснения которого необходимо выдвижение ими вместе с учителем принципиально новой гипотезы.

Организацию исследовательской деятельности учащихся можно пояснить на примере фрагмента урока по теме «Измерения физических величин» (7 класс). Так, введя понятие о физической величине, о способах измерения величин, учитель задает вопрос: «Можно ли, используя математические формулы для нахождения площади и объёма, определить объём и площадь тела человека?» Вопрос он ставит для того, чтобы ученики высказали свои предположения и предложили соответствующий эксперимент, наметили план постановки опыта, создали модель, провели необходимые наблюдения и измерения. Таким образом, деятельность учащихся связана с решением исследовательской задачи и предполагает наличие характерных для исследования этапов.

Эти этапы аналогичны структуре построения проблемного обучения, которое представляет собой следующее: осознание общей проблемной ситуации; ее анализ, формулировку конкретной проблемы; решение (выдвижение, обоснование гипотез, последовательную их проверку); проверку правильности решения. Следующим является этап решения поставленной задачи.

Для осуществления исследовательской деятельности организуются группы учащихся (по 2-4 человека).

Учитель создает ситуацию по включению школьников в процесс познания, освоения исследовательского метода. Ученики должны сами пройти через следующие этапы деятельности, в соответствии с методом, и затем обозначить их: 1) наблюдение явления; 2) постановка проблемы; 3) выдвижение гипотезы; 4) построение плана исследования; 5) выполнение деятельности по плану; 6) получение результата; 7) обсуждение результата; 8) формулировка выводов.

При проведении такого вида работы обязательным является проведение рефлексии своей деятельности.

При организации работы в группах учащимся предоставляется возможность принимать участие в решении со своими предложениями, в обсуждении и экспериментальной проверке предложений, в разработке способов оценки достоверности полученных результатов и других обобщенных поисковых действиях.

Учебно-исследовательская деятельности учащихся направлена на решение следующих задач: выявление и поддержка учеников, склонных к занятиям исследовательской деятельностью; развитие интеллектуальных, творческих способностей учащихся; поддержка научно-исследовательской работы в школе; развитие устойчивого интереса к предметам естественного цикла; углублённое изучение отдельных тем; формирование навыков исследовательской работы; воспитание творческой инициативы, умения работать в коллективе, ответственного отношения к порученному делу; развитие мышления, интеллектуальных и творческих способностей учащихся в процессе приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации, в том числе в значительной мере средств современных информационных технологий.

Данный метод позволяет организовать учебный процесс, при котором учащиеся получают знания и умения в процессе планирования и выполнения постепенно усложняющихся практических заданий. Поэтому работу я начинаю вести уже в 7 классе с решения задач исследовательского характера.

Первое задание дети получают на уроке «Измерения физических величин»:

создать математическую модель тела человека:

Определение площади вашего тела.

Оборудование: лента измерительная, весы.

Ход работы:

1.                S = Sголовы + Sтуловища + 2Sруки + 2Sноги

2.                Модель человека в виде математических фигур.

3.                S_{туловища} = 2(ab + bc + ca)

Sсферы = πD2 

L – окружность головы

L = 2πR=πD         =>   D = ^𝐿

π

                                      πL2           𝐿2

Sголовы = 2 =  π            π

S_руки - ?

h – длина руки l₁ – окружность плеча l₂ – окружность запястья

                                    π𝑑2            πl2            𝑙21

S_плеча =  

Sзапястья = 𝑙2

Sтрапеции = 𝑙12ℎ ð  Sрук = 2(𝑙 +𝑙 ℎ + 𝑙21 + 𝑙22)

                                                                               4π         4π

S_ноги - ?

H – длина ноги

L₁ – окружность бедра

L₂ – окружность щиколотки S_ног = 2(𝐿 +𝐿 𝐻 + 𝐿21 + 𝐿22)

                                                                4π         4π

                ð     S_{человека} = 

Данную работу мы используем на уроке по теме «Атмосферное давление», чтобы рассчитать силу атмосферного давления на человека. На уроке по теме «Плотность» мы, используя ту же модель, вычисляем объем тела человека и его плотность. Изучая архимедову силу, можно вычислить и выталкивающую силу.

С огромным интересом дети усваивают тему «Простые механизмы», где предлагается исследовать свой организм и найти простые механизмы.

Задача. Оценить мышечную силу при ходьбе. Допустим, масса мальчика 50 кг. Длина его стопы 26 см, расстояние от фаланги пальцев до центра таранной кости 21 см.

В 8 – 9классах детям уже предлагается не только решать задачи, но и попробовать выполнить и представить учебные исследовательские работы по темам: «Внутренняя энергия. Теплорегуляция живых организмов», «Электрические явления в живой и неживой природе. Их объяснения», «Глаз человека как оптический прибор», «Звук. Шум. Влияние шума на организм человека», «Ускорение. Перегрузки. Влияние перегрузок на организм человека».

                С     учащимися    10     –     11     классов    продолжается    работа     над

исследовательскими проектами, которые дети ужу представляют на научнопрактических конференциях различного уровня. В старших классах также мы выполняем исследовательские лабораторные работы на базе цифровой лаборатории «Архимед».

Опыт показал, что самостоятельное исследование по определенной теме, особенно в том случае, если за ним следует отчет о его результатах перед всем классом, вызывает глубокий интерес учащихся и желание работать. Сама методика построения урока способствует поддержанию и развитию интереса к познавательной деятельности: есть закон, который надо получить, обосновать, подтвердить опытом, определить его жизненную значимость, и сделать все это достоянием всех учащихся класса. Причем желательно сделать не хуже, а даже лучше.

Реализация принципа исследовательского характера обучения ведет к изменению ролей и функций учителя и ученика. Учитель не воспитывает, не дает готовые знания, но актуализирует, извлекает из сознания ученика, стимулирует глубоко спрятанную тенденцию к личностному росту, поощряет его исследовательскую активность, создает условия для совершенствования учения, для самостоятельного обнаружения и постановки познавательных проблем и задач.

Положительными моментами проблемного обучения можно назвать следующие:

новую информацию учащиеся получают в ходе решения теоретических и

практических проблем; в ходе решения задач исследовательского характера учащиеся преодолевают все трудности, их активность и самостоятельность достигают высокого уровня; темп передачи информации зависит от самих учащихся;

повышенная активность учащихся способствует развитию положительных мотивов учения и уменьшает необходимость формальной проверки результатов; результаты обучения относительно высокие и устойчивые, учащиеся легче применяют полученные знания в новых ситуациях и одновременно развивают свои умения и творческие способности.

ПРИМЕНЕНИЕ КЕЙС-МЕТОДА НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Главная проблема в нежелании учиться – это неумение учиться. Научить учиться – задача и для учителей во много раз сложнее, чем просто передавать им, пусть и самые хорошие, знания. Преодолеть эти трудности помогает кейстехнология.

Кейс – это описание конкретной реальной ситуации, подготовленное по определенному формату и предназначенное для обучения учащихся анализу разных видов информации, ее обобщению, навыкам формулирования проблемы и выработки возможных вариантов ее решения в соответствии с установленными критериями.

Кейсовая технология обучения – это обучение действием. Суть кейсметода состоит в том, что усвоение знаний и формирование умений есть результат активной самостоятельной деятельности учащихся по разрешению противоречий, в результате чего и происходит творческое овладение профессиональными знаниями, навыками, умениями и развитие мыслительных способностей. Кейс-метод – это ситуативная методика, которая позволяет увидеть неоднозначность решения проблем в реальной жизни.

Кейсы бывают абсолютно разные: тематические, научные, кейсыинструкции, видео-кейсы, но все они обязательно должны содержать реально возможную ситуацию из жизненного опыта людей. В кейсе должны быть противоречия, которые дадут возможность рассуждать и ставить перед собой вопросы.

Кейсовую технологию регулярно можно использовать на уроках физики в 7 классе. Именно в 7 классе начинают закладываться основные фундаментальные знания, которые должны быть получены не через волевое усилие, а именно через интерес. Уроки в 7 классе должны быть очень динамичными, эмоционально насыщенными, понятными. Цель каждого урока должна исходить из необходимости именно данного конкретного ребёнка в изучении предложенной темы. Кейсы помогают ребёнку понять, зачем изучается данная тема, где могут пригодится ему полученные на уроке знания.

Кейсы обсуждают в группах. Ученики вспоминают, где им уже приходилось встречаться с проблемой, описанной в тексте, сообща обсуждаются вопросы и проблемы, предложенные в кейсе, дети делятся друг с другом своим жизненным опытом, оценивают и обсуждают опыт товарищей по команде. Совместное решение предложенных вопросов, ситуаций, проблем увеличивает копилку знаний друг друга. Нерешённые в ходе обсуждения вопросы подталкивают ребят к поиску новых знаний через чтение научной литературы, учебника, через вновь появившиеся вопросы к учителю, родителям. Появляется собственное желание добывать знания и обогащать свой жизненный опыт.

Кейсовая технология даёт возможность помочь детям в раскрытии для себя личностного смысла любого изучаемого на уроке материала, а именно это является одним из основных требование новых стандартов. 

Кейсовая технология – это надпредметная технология, она помогает сделать урок направленным на получение и предметных, и метапредметных, и личностных результатов, урок проходит на основе деятельностного подхода, самостоятельной работы учеников, характеризуется наличием мотива, цели, оценки результатов деятельности. Учитель и ученики являются субъектами образовательного процесса. Такие уроки исключают авторитарный стиль обучения, используется педагогика сотрудничества и взаимоуважения. Данная технология помогает находить детям личностный смысл изучаемого материала, а это приводит к появлению мотива учёбы, то есть желания школьника учиться, а это едва ли не главная гарантия успеха и учителя, и ученика.

Написанных кейсов для уроков физики нет, их приходится составлять самому. 

Кейс-метод – это ситуативная методика, которая позволяет увидеть неоднозначность решения проблем в реальной жизни.

Различают несколько методов работы с кейсами: метод инцидентов; метод разбора деловой или технической документации («баскетметод»); игровое проектирование; ситуационно-ролевая игра; метод дискуссии; кейс-стади.

Примеры кейсов для уроков физики

7 класс. Тема «Введение в предмет. Физика и её значение».

Однажды, совершенно незнакомые друг другу люди, ехавшие в 7 вагоне поезда «Оренбург – Москва» оживлённо разговаривали и спорили о науке физике.

Молодая девушка Олечка рассказала, что она студентка педагогического института, будущий учитель физики.

–                   Почему ты выбрала именно этот предмет, ведь он такой сложный? – спросила Марина Леонидовна, которая была экономистом со стажем.

–                   Да вы знаете, какая это интересная и важная наука! Физика – это всё то, что окружает нас в жизни, в природе, в быту! Физика – вокруг нас!

–                   Как это верно! – вступил в разговор врач Егор Семёнович. – Без достижений физики сегодняшняя медицина была бы без глаз и без рук, ведь основа современной медицинской диагностики базируется на достижениях физики, а как с помощью физики продвинулась на немыслимые высоты хирургия и терапия!

–                   Верно! – сказал семиклассник Сергей. – Я читал в Интернете, что теперь можно излечить от слепоты даже людей незрячих от рождения. В зрачки вживляют видеокамеру, которая видеосигнал по припаянным к ней лазером нервным окончаниям, передаёт в мозг и у человека формируется изображение! Представляете!

–                   Вот именно! – обрадованно сказала Ольга. – Вот какой замечательной наукой я занимаюсь!

–                   Всё это от лукавого! – убеждённым и ровным голосом сказал, молчавший до этого, Николай Фомич. – Нельзя вмешиваться в созданное природой! Нельзя!

Я против этого, а значит и против физики!

Вопросы к кейсу:

1.                 Попробуйте продолжить кейс, отстаивая позицию либо «за» либо «против» науки физики. Для этого выберите себе роль и аргументируйте свою точку зрения.

2.                 Можно ли почерпнуть новые знания из данного кейса? Все ли факты можно назвать научными?

3.                 Возникли ли у вас вопросы по кейсу, на которые вы бы хотели найти ответы?

4.                 Поставьте, опираясь на кейс, для себя задачу к следующему уроку. 

Тема «Строение вещества. Взаимное притяжение и отталкивание молекул»»

№ 1 Вася и его папа инженер Васильев Сергей Дмитриевич утром пили чай. Вася налил себе полный до краёв стакан с чаем. Сергей Дмитриевич сказал: 

–                   Отлей, иначе чай выливаться будет, когда ложечкой сахар размешивать будешь. 

–                   Конечно отолью, ведь и сахар мне сыпать некуда будет, – с умным видом согласился Вася.

–                   Сахар насыпать можно, чай не выльется! Но размешивать его будет неудобно. 

–                   Как же не выльется, стакан ведь уже полон! – удивился Вася.

Папа взял ложечку и осторожно всыпал целую ложку сахара в чай. Вода из стакана не вылилась.

–                   Как же так? – воскликнул Вася.

–                   Ты до вечера подумай почему так произошло, а вот вечером мы всё обсудим, а в гости науку физику пригласим, – таинственно сказал папа.

Вопросы к кейсу:

1.Наблюдали ли вы в своей жизни подобное явление?

2.     Почему вода не вылилась из стакана, когда добавили сахар?

3.     Какие меры техники безопасности необходимо соблюдать, когда наливаешь горячий чай?

В помощь параграфы 7 и 10 учебника.

№ 2 Лена и Пётр на поезде ехали в гости к бабушке. Тук-тук, тук-тук стучали колёса.

–                   Петя, а почему поезд всё время стучит, время отсчитывает? – спросила младшая сестрёнка Лена своего брата.

–                   Нет, это поезд по рельсам катится и перепрыгивает с одного полотна на другое, – сказал Петя.

–                   А почему железнодорожные рельсы не делают сплошными?

–                   Потому, что температура воздуха бывает разная и длина у рельсов становится разная.

–                   Ничего не поняла, объясни подробнее.

Вопросы к кейсу:

1.                 Любите ли вы путешествовать на поезде? Почему?

2.                 Почему железнодорожные рельсы не делают сплошными?

3.                 Как изменяются зазоры между рельсами при уменьшении температуры воздуха?

4.                 Попробуйте составить ответ Пети так, чтоб его поняла сестрёнка.

Тема «Плавание тел»

Весна. С крыш домов падали весёлые крупные капли. Вот-вот по дорогам побегут звонкие ручьи. Макс и Ванька смотрели в окно и планировали, как они уже совсем скоро будут запускать кораблики по лужам. 

–                   Макс, а ты уже приготовил кораблики?

–                   Да что их готовить? Бумага всегда под рукой, можно наделать сколько угодно! 

–                   Нет, я так не люблю! Бумажные корабли очень быстро размокают и приходят в негодность. Хочется сделать, пусть один, но такой, чтоб был, как настоящий! Вот из чего бы лучше сделать? Наверное, попрошу у папы небольшие деревянные брусочки и сделаю себе деревянный кораблик.

–                   Ну если хочешь, чтоб как настоящий, нужно, чтоб он был металлический!

–                   Да ты что! Думай, что говоришь! Металлический кораблик тут же потонет, как гвоздь! Я даже пробовал запустить металлический кораблик, купленный в магазине! Потонул! А может быть, из пенопласта лучше вырезать? Он мягче дерева, вырезать легче будет, и уж точно не потонет.

–                   Смешно слушать тебя! Говоришь о корабликах, похожих на настоящие, а сам хочешь, чтоб полегче было! Пусть твой магазинный кораблик и потонул, но ведь настоящие корабли не тонут. Давай лучше найдём в Интернете советы по изготовлению самодельных кораблей и попробуем сделать сами, ведь время у нас ещё есть!

Вопросы к кейсу:

1.                 Как ты думаешь, кто из ребят прав? Ты поддержал бы чью-то точку зрения или нет? Почему?

2.                 Из какого материала ты бы сделал свой кораблик? Почему? 3. Знаешь ли ты, почему не тонут настоящие корабли?

Тема «КПД простых механизмов»

№ 1

Изобретатель Иванов Сергей Павлович утверждал, что он создал простейший механизм для поднятия грузов с КПД = 110 %. Защищая свою разработку, он заявил, что бесполезную работу, которая тратилась на нагревание трущихся деталей при подъёме, он исключил. Для этого обычные тросы он заменил на шёлковые, которые постоянно увлажнялись за счет смачивания их водой.

Его оппонентами стали мастер цеха и экономист завода, которые доказали, что его изобретение не продумано серьёзно и требует доработки.

Вопросы к кейсу:

1.  Какие аргументы могли выдвинуть мастер цеха и экономист?

2.  Есть ли физические неточности в тексте?  

№ 2

Северов Иван Кузьмич наметил большую стройку. «Нужно прикинуть какое оборудование и стройматериалы необходимо закупить к лету? Какой магазин выбрать?» – думал Иван Кузьмич.

Он открыл страничку рекламы в местной газете. Сразу бросилась в глаза яркая картинка рекламы магазина «Всё для Вас» на улице Прямой. «КПД наших приборов 100%! Все ваши усилия полностью превратятся в полезную работу! 

Работай без потерь!» – гласила реклама. 

«Что-то подозрительно», – размышлял Иван Кузьмич.

Вопросы к кейсу:

1.     Что такое КПД простых механизмов?

2.     В чем заключается обманный ход компании, чтобы провести покупателей? 

Тема «Диффузия» № 1

Мама попросила свою дочку Аню развесить цветное бельё после стирки. Аня тоже постирала своё белое бельё и положила в таз с цветным бельём, чтоб удобней было всё вместе вынести на улицу. Но тут ей позвонила её любимая подруга Света. Девочки были настоящими подружками, столько всего их объединяло: общие проблемы в школе, репетиция спектакля в ДШИ, обсуждение новой серии любимого детского сериала. Время прошло незаметно, но Аню помнила, что нужно развесить бельё. Она простилась со Светой и побежала вешать бельё. 

Как же расстроилась Аня. Белое бельё окрасилось о цветное.

- Как же так? – воскликнула Аня.

Вопросы к кейсу:

1.  Случалось ли в вашей жизни подобное?

2.  Почему полиняло белое бельё? Объясните с точки зрения физики.

3.  Почему цветное и белое бельё необходимо стирать отдельно?

№ 2

Самые вкусные солёные помидоры консервирует бабушка Славика Елена Викторовна.

–                    Бабушка, а почему твои помидоры такие вкусные? – спросил Славик.

–                    Да я в них не только соль, но и сахар, и петрушку, и укроп, и лаврушку, и смородиновый лист кладу, – ответила бабушка.

–                    Как же всё это внутрь помидоров попадает? – удивился Слава.

–                    Так я всё это в рассол кладу, а внутрь помидоров всё само попадает.

Вопросы к кейсу:

1.Знаете ли вы как консервируют помидоры?

2. Какое физическое явление помогает консервировать овощи? 3. Почему лучше помидоры заливать горячим рассолом?

Тема «Сообщающиеся сосуды»

Жил был в одном кухонном государстве обычный чайник. Всё у него было обычное: обычный синий цвет, обычный размер в 2 литра и носик у него тоже был обычный – узенький и заканчивался на уровне самого чайника.

«Вот бы мне длинный носик! – думал чайник. – Тогда меня видно было бы на много лучше! Все бы меня замечали и понимали, что я совсем не обычный чайник, а особенный!» Не успел он как толком эту мысль обдумать, как вдруг – бац! Носик стал у чайника длинный, яркий, красивый. Все стали сразу замечать чайник, обращать на него внимание, даже разглядывать, но вот пользоваться им совсем перестали. В чём дело? Подумал чайник?

Вопросы к кейсу:

1.                 Ребята, а почему, как вы думаете чайником перестали пользоваться?

2.                 Каким свойством обладает чайник?

3.                 А если бы носик у чайника был ниже самого сосуда чайника, было бы удобно? Почему?

СОДЕРЖАНИЕ

Использование биографического метода для повышения интереса к изучению физики в школе           

Кипение. Удельная теплота парообразования и  конденсации  

Проблeмноe обучeниe учaщихся нa урокaх физики                                    

путeм рaзвития познaвaтeльного интeрeсa                                                    

Формирование у школьников чувства патриотизма 

на уроках физики                                                                                            

Актуальные проблемы преподавания физики в сельской  школе       

Учебно-исследовательская деятельность учащихся на уроках физики     

Применение кейс-метода на уроках физики