Учебно-методическое пособие по дисциплине «Демонстрационный и лабораторный эксперимент по физике при изучении общей физики в школе и в вузе»
|
Скачать 0.57 Mb.
|
4. Виды демонстрационного эксперимента Глубокое усвоение учениками большинства изучаемых в школе физических вопросов невозможно без наблюдения демонстрационных опытов. Однако демонстрации могут и должны выполнять не только обучающую, но и развивающую функцию, то есть содействовать развитию мышления, наблюдательности, творческого воображения учащихся, их способностей. В методических пособиях по эксперименту, к сожалению, на эту его сторону не обращают внимания совсем или обращают мало внимания, заметно обедняя тем самым его роль. Как же использовать демонстрационный эксперимент в целях развития учащихся? Прежде всего, необходимо обращать внимание на способы вовлечения учащихся в активную работу по осмыслению опытов. Основные способы активизации познавательной деятельности при постановке эксперимента: I. Демонстрационный эксперимент ставится как иллюстрация к объяснению нового материала; так что учащиеся в обсуждении и объяснении результатов опытов участия практически не принимают. Большее, чего можно добиться в этой ситуации (с точки зрения активизации учащихся), — это внимание учеников к объяснению учебного материала. Уровень их активизации при этом можно назвать «низшим уровнем»; он всегда имеет место в следующих случаях: а) Учащиеся не имеют достаточной «базы» для того, чтобы принять участие в обсуждении эксперимента и получаемых из него результатов. Например, они обычно не могут объяснить (тем более предсказать) результаты первых опытов, иллюстрирующих явление механического резонанса; б) Опыт ставится только для ознакомления учеников с тем или иным явлением без выяснения его природы; он носит констатирующий, ознакомительный, но не объяснительный характер, служит лишь иллюстрацией. Например, так обстоит дело с демонстрацией магнитных линий электромагнитов или линий магнитной индукции тока при помощи железных опилок, при введении различного рода правил: «правила левой руки», «правила буравчика»; в) На основе эксперимента вводятся новые понятия. Например, понятие о механическом движении формируется на основе наблюдения перемещений: 1) тележки относительно стола; 2) кубика, лежащего на тележке, относительно стола и относительно тележки; 3) шарика, находящегося на тележке, относительно окна, тележки, учителя и т.п. После рассмотрения этих опытов дается определение механического движения. Пока оно не известно учащимся, обсуждать эти опыты они не могут. Но когда определение механического движения дано, подобные опыты для закрепления нового понятия нужно ставить при активном участии учеников (однако это уже будет следующий, более высокий уровень активизации); г) Учитель очень ограничен во времени (ведь этот способ, естественно, требует наименьших затрат времени). II. Учитель или преподаватель осуществляет опыт, а учащиеся либо делают выводы из него, либо объясняют полученные результаты. Этот способ активизации учащихся можно рекомендовать почти во всех случаях (исключая рассмотренные выше), если по каким-либо причинам нельзя использовать способы, соответствующие более высокому уровню активизации. Применяя его, следует заранее предупредить ребят о том, что по окончании опыта они должны будут самостоятельно сделать выводы или объяснить результаты. (Их суждения целесообразно учитывать при выставлении оценок за урок.) В тех случаях, когда на опыте устанавливается новая закономерность, задача учащихся — сделать выводы из наблюдений. Например, изучая силу, действующую на тело при равномерном вращательном движении, демонстрирую опыт с прибором «Вращающийся диск», показывающий зависимость этой силы от массы тела, его скорости, радиуса вращения. Аналогичным образом организуется изучение колебаний математического маятника, второго закона Ньютона и т.п. Если же явления и закономерности, на основе которых строится изложение нового учебного материала, уже изучены, учащиеся объясняют результаты опыта. Например, после изучения индуктивного, емкостного сопротивлений и закона Ома для цепи переменного тока учащиеся могут самостоятельно объяснить продемонстрированное им явление электрического резонанса (как следствие предлагается применение этого явления в радиосвязи), а ознакомившись с конструкцией полупроводникового диода, — объяснить опыт с демонстрационным диодом и т.п. Последний способ активизации учащихся (привлечение их к объяснению результатов опыта) часто оказывается целесообразным и в тех случаях, когда ученики не в состоянии сами полностью объяснить показанное явление. Нужно помочь им — это лучше, чем оставлять учеников в роли зрителей и слушателей. Например, наблюдая опыты по волновой оптике, ребята часто не могут сразу указать причину того, что при дифракции от нити всегда видна в средней части спектра светлая полоса, а при дифракции от щели — либо светлая, либо темная в зависимости от ширины щели. Поэтому при затруднении учеников целесообразно показать им схемы падения лучей света и предложить воспользоваться принципом Гюйгенса в первом случае и понятием о зонах Френеля — во втором. Эта «подсказка» поможет ребятам довольно быстро найти объяснение наблюдаемому. III. Учащиеся предсказывают результат опыта. Перед тем как сформулировать соответствующий вопрос, надо сообщить цель опыта и дать пояснения об устройстве и принципе действия демонстрационной установки. Этот способ обеспечивает более высокий уровень активизации мыслительной деятельности учащихся, так как предсказать неизвестный результат труднее, чем объяснить уже показанное явление. Включившись в работу еще до выполнения опыта, они с повышенным интересом и вниманием ожидают его результат, а затем, если тот предсказан неверно, ищут правильное объяснение. (Конечно, нужно добиваться, чтобы предсказание обосновывалось, подкреплялось аргументами, а не было немотивированным предположением.) Третий способ активизации рекомендуется применять в тех случаях, когда есть уверенность, что хотя бы несколько учеников в классе смогут высказать обоснованные соображения относительно ожидаемых результатов опыта. (Естественно, это возможно лишь при условии, что необходимый учебный материал уже пройден и усвоен.) Так, зная о взаимодействии электрических зарядов и имея представление об электростатическом поле и электронной теории (о том, что носители электрического тока в металлических проводниках — свободные электроны), учащиеся могут самостоятельно предсказать результаты опытов, которые рассматриваются для закрепления этого материала. Например: • Как изменятся показания стрелки отрицательно заряженного электрометра при приближении к нему положительно (отрицательно) заряженной палочки? • Будет ли заряжен электрометр (и если да, то, как именно), если, не убирая палочки, вызвавшей его электризацию через влияние, на мгновение коснуться шарика электрометра пальцем? Предсказание результатов опыта или объяснение увиденного возможно при выполнении большинства школьных демонстраций и их я широко использую на практике. Учащиеся быстро «приобретают вкус» к такой работе, их внимание и активность заметно повышаются, а если при этом высказываются противоречивые суждения, то возникают дискуссии, что способствует интенсивному развитию мышления и способностей ребят. IV. Постановка эксперимента учащимися при объяснении новой темы. Например, изучить тему «Электричество» можно с использованием этого способа. Перед изучением фундаментальных законов необходимо научить детей пользоваться амперметром и вольтметром, которые нужны для измерения силы тока и напряжения в электрических цепях. Наибольшую трудность представляет цена деления данных приборов и умение правильно снимать показания со шкалы. Более сложным для понимания учащихся является амперметр. Сначала записываем с учениками такое правило: • Чтобы определить показание амперметра, нужно: А. Записать цифру, стоящую слева от стрелки; Б. Посчитать число делений между этой цифрой и стрелкой; В. Число делений умножить на 0,05. Г. Полученное число сложить с записанной в начале цифрой. Так мы получаем силу тока, которую показывает амперметр. Несмотря на кажущуюся сложность данного определения именно этот вариант считывания значения силы тока оказался самым приемлемым. Многократно измеряя силу тока в цепях с различными потребителями (лампочкой, электродвигателем, резистором, в смешанных цепях) и повторяя алгоритм снятия показания прибора, ученики начинают работать без помощи своих записей. Весь этот процесс повторяется при изучении вольтметра. Правило записывается аналогичное, но в пункте В. Число делений умножить на 0,2. Имея опыт работы с амперметром, учащиеся осваивают вольтметр гораздо быстрее. Когда освоены измерительные приборы, перехожу к закону, который является основой всей темы «Электричество» - закону Ома. Трудность заключается в том, что нужно получить зависимость силы тока от напряжения, а ученики на этом этапе ещё не знают, как можно изменить эти параметры электрической цепи, т.к. с реостатом (прибором для изменения силы тока в цепи) по программе их знакомят позже. Решение этой проблемы заключается в следующем: тему «Реостаты» сдвигают вперёд. Объясняют их предназначение, конструкцию и сразу же провожу практическое занятие по освоению реостата. Дети очень быстро убеждаются, что реостат действительно служит для изменения силы тока в цепи. Подключив в цепь вольтметр, проводим качественные замеры разброса силы тока и напряжения, т.е. получаются минимальные значения силы тока и напряжения и максимальные значения силы тока и напряжения. Это является основой для записи закона Ома. На следующем уроке достаточно вернуться к записанным значениям и попросить посчитать отношение напряжения к силе тока при минимальных и максимальных значениях. Эти отношения оказываются равны между собой. Полученный коэффициент является характеристикой данной электрической цепи, он является неизменным для этой цепи и носит название сопротивления цепи. Введя букву для обозначения сопротивления, записываем уже известное соотношение, но поясняю, что данная формула называется законом Ома, в честь немецкого учёного Георга Ома, которому впервые удалось её получить. При изучении последовательного и параллельного соединения проводников учащиеся активно работают и думают только в том случае, если сами будут измерять все характеристики цепи. Например, при объяснении темы «Последовательное соединение проводников» ученики сначала измеряют силу тока во всех участках предложенной цепи. Так они убеждаются, что при последовательном соединении сила тока везде одинаковая. Затем замеряются напряжения на каждом резисторе отдельно и общее напряжение, после чего легко сделать вывод о том, что общее напряжение в цепи при последовательном соединении равно сумме напряжений на всех проводниках, из которых состоит данная цепь. Теперь, имея численные характеристики своих цепей, учащиеся могут посчитать сопротивления всех включенных в цепь резисторов и сравнить их с общим сопротивление цепи. Вывод: общее сопротивление всей последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех резисторов, включенных в цепь. Аналогично проводится изучение темы «Параллельное соединение проводников». При такой работе ученики надолго запоминают характеристики цепей, активно тренируются в монтаже и демонтаже электрических цепей, учатся проявлять осторожность при работе с электрическим током. Теоретический материал, которым дополняют такие уроки, воспринимается гораздо легче, чем теория, лишённая практической деятельности ученика. V. Перед учениками ставится вопрос и предлагается найти ответ на него экспериментально. (Иногда поиск ответов можно ограничить формулировкой общей идеи исследования, без его детализации.) Этот способ активизации учащихся можно использовать в тех случаях, когда выдвижение идеи исследования доступно ученикам (или требует лишь небольшой помощи учителя), причем в короткое время, чтобы не вызвать большой потери времени на уроке. (Заранее надо предусмотреть, какие могут возникнуть затруднения у учеников, и подготовить вопросы, которые помогли бы им «сдвинуться с места», но в то же время не устраняли проявление их творческой мысли.). Опытов, при выполнении которых может быть с успехом использован данный способ, довольно много. Приведу примеры. • После введения понятия силы трения и ознакомления со способом ее измерения ставятся вопросы: «Как исследовать зависимость силы трения от значения силы, прижимающей тело к поверхности, по которой оно движется?», «Как исследовать, зависит ли сила трения от площади опоры тела (площади его соприкосновения с поверхностью), если сила, прижимающая к ней, остается неизменной?» и т.п. Изучив параллельное соединение проводников и формулу их общего сопротивления, можно поставить следующие вопросы: «Как изменится сопротивление параллельного соединения при уменьшении (увеличении) сопротивления одной из его ветвей?», «Как проверить на опыте ваш ответ?». Схему опыта, с помощью которого это можно сделать, учащиеся должны предложить сами. Полезен и поиск зависимости сил токов в ветвях параллельного соединения от сопротивления ветвей; он и развивает мышление ребят, и помогает им хорошо усвоить новый материал. • При изучении закона электромагнитной индукции, имея на партах гальванометры и магниты, ученики довольно легко справляются с задачей предложить опыт по обнаружению индукционных токов и выясняют все закономерности, приводящие к их появлению. Т.к. магнит можно поднести только к катушке, старшеклассники сразу замечают, что стрелка гальванометра отклоняется при приближении магнита. Значит, в цепи появился электрический ток. При остановке магнита ток исчезает. Следовательно, он порождается только движущимся магнитом. При удалении магнита стрелка гальванометра отклоняется в другую сторону. Вывод: направление тока при удалении магнита противоположно направлению тока при приближении магнита. Таким образом, явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в катушке при приближении или удалении магнита. Обобщение этого утверждения звучит так: электрический ток в замкнутом контуре возникает в том случае, если этот контур попадает в движущееся магнитное поле. Ясно, что этот вывод никак не воспримется учащимися при отсутствии собственного опыта с катушкой и магнитом. VI. Отдельным способом активизации познавательной деятельности учеников являются лабораторные работы. Теоретически они должны проводиться после изучения всех ключевых тем, но лабораторное оборудование физического кабинета часто не позволяет этого сделать. Лабораторные работы формируют практические умения, позволяют ученикам овладеть навыком применения тех или иных физических закономерностей, понять тесную связь физики с окружающим миром и предметами. Все лабораторные работы можно объединить в следующие группы: 1. Наблюдение явлений и процессов (кипение, взаимодействие магнитов и др.); 2. Градуировка приборов (динамометра, пружинных весов и др.); 3. Измерение физических величин (влажности воздуха, показателя преломления, удельного сопротивления и др.); 4. Изучение физических законов (уравнение состояния идеального газа, закона сохранения механической энергии и др.); 5. Определение физических констант (ускорения свободного падения, жёсткости пружины, коэффициента трения и др.); 6. Сборка простейших устройств и технических моделей (электродвигателя, электромагнита, трансформатора и др.); 7. Изучение характеристик приборов и устройств (полупроводникового диода, конденсатора и др.) В систему экспериментальных методов, которыми овладевают учащиеся, входят следующие: 1. Метод непосредственной оценки (например, измерение температуры термометром), 2. Метод замещения (при измерении сопротивлений и емкостей); 3. Метод совпадений (в случае изучения закономерностей),; 4. Компенсационный метод (когда собираются мостиковые схемы), а также калориметрический, спектральный и др. При выполнении лабораторной работы каждый «исследователь» выступает как активное начало, поскольку он сознательно, с определенной целью собирает экспериментальную установку, воспроизводит интересующие его процессы, производит измерения и, обрабатывая их, убеждается в справедливости и объективности физических явлений и закономерностей. Однако проведение фронтальных лабораторных работ требует большого числа комплектов оборудования. Поэтому на фронтальные работы выносятся опыты, требующие простое оборудование. Таким образом, в преподавании физики, как и в научных исследованиях, эксперимент выступает не только как источник знаний, как критерий достоверности физических закономерностей, как исходный пункт для проведения логических и математических операций или как результат, убеждающий в правильности выводов, но и как доказательство связи теории с практикой. В заключении можно сказать, что целесообразность применения того или иного способа активизации познавательной деятельности учащихся зависит от многих обстоятельств: бюджета времени, подготовленности и развития, учащихся класса, конкретной дидактической задачи, решаемой на уроке, и т.д. Важно при подготовке демонстраций всегда иметь в виду необходимость активизации учащихся и применять тот или иной способ, сообразуясь с конкретными обстоятельствами. Ниже приводятся конкретные демонстрационные и лабораторные эксперименты, которые проводятся с использованием имеющегося в физических кабинетах и лабораториях оборудования. При этом выбор опытов основан на том, что в них можно проводить и количественные и качественные наблюдения. |
Похожие:
 |
Учебно-методическое пособие по освоению практических навыков входит... Учебно-методическое пособие предназначено для использования в учебном процессе при проведении занятий по дисциплине «Фармацевтическая... |
|
Учебное оборудование по физике. Лабораторный комплект (набор) по... Юнга резины, коэффициента поверхностного натяжения, исследования изменения температуры остывающей воды и т д |
 |
Учебно-методическое пособие Рекомендовано методической комиссией... Учебно-методическое пособие предназначено для организации активной самостоятельной работы студентов над учебным материалом при изучении... |
|
Учебно-методическое пособие Рекомендовано методической комиссией... Учебно-методическое пособие предназначено для организации активной самостоятельной работы студентов над учебным материалом при изучении... |
|
Программа по физике 9 класс Подчеркнем, что ознакомление школьников с методами научного познания предполагается проводить при изучении всех разделов курса физики,... |
|
Учебно-методическое пособие к практическим занятиям по акушерству... Учебно-методическое пособие представлено кафедрой акушерства и гинекологии сгма в помощь студентам 6 курса лечебного факультета при... |
|
Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2014 Авторы: Морозов... Учебно-методическое пособие предназначено для повышения квалификации преподавательского состава умц по го чс и пб санкт-Петербурга... |
|
Учебно-методическое пособие санкт-Петербург 2009г. Автор: Г. П. Подвигин... Учебно-методическое пособие предназначено для должностных лиц, специалистов го и рсчс организаций |
|
Учебно-методическое пособие по сопровождению самостоятельной работы... Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся автодорожного техникума, как руководство для организации самостоятельной... |
|
Учебно-методическое пособие Дисциплина- «Микробиология» Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельной подготовки и выполнения лабораторных работ по курсу «Микробиология»... |
|
Методическое пособие по дисциплине «Фармакология» Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов при подготовке к практическим занятиям по фармакологии.... |
|
Учебно-методическое пособие Рекомендовано методической комиссией... Методы молекулярной диагностики: Учебно-методическое пособие. Авторы: А. Д. Перенков, Д. В. Новиков, С. Г. Фомина, Л. Б. Луковникова,... |
|
Учебно-методическое пособие тверь 2015 удк 339. 543(075. 8) Ббк у428-861.... С 47 Таможенные платежи: учебно-методическое пособие. – Тверь: Твер гос ун-т, 2015. – 155 с |
|
Римское право и латинская юридическая терминология Учебно-методическое пособие Учебно-методическое пособие предназначено для оказания методической помощи студентам тф ноу впо «Росноу» в изучении курса «Римское... |
|
Учебно-методическое пособие Елабуга 2016 ббк 74. 58 Учебно-методическое... Методическое пособие предназначено для студентов 1 курса высших учебных заведений неязыковых специальностей |
|
Учебно-методическое пособие по выполнению письменных работ по учебной дисциплине Красноярск Б 948 Преступления против общественной безопасности и общественного порядка: Учебно-методическое пособие по выполнению письменных... |