Физический практикум по физике

Физический практикум по физике

Введение

При изучении физики на профильном уровне большую роль играет проведение физического практикума. Выполнение лабораторных работ в такой форме открывает большие возможности для выработки компетенций:

1. Общеобразовательных:

а) умения самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность (от постановки эксперимента до получения и оценки результатов)

б) умения пользоваться измерительными приборами и использовать компьютер для обработки результатов измерений и построения графиков.

2. Предметно-ориентированных:

а) понимать возрастающую роль науки, усиление взаимосвязи и взаимного влияния науки и техники

б) развивать познавательные интересы и интеллектуальные способности в процессе самостоятельного приобретения физических знаний

в) воспитывать убежденность в позитивной роли физики в жизни современного общества, овладевать умениями применять полученные знания для изучения разнообразных физических явлений

г) применять полученные знания и умения для безопасного использования механизмов в быту и повседневной жизни.

Актуальность данной темы.

Физика-наука экспериментальная. Наблюдения и опыты являются источником знаний о природе физических явлений. Фундаментальный опыт является критерием, с помощью которого оценивается любая физическая теория. Наблюдения, измерения и анализ полученных результатов, которые обучающиеся получают при выполнении работ физического практикума, обработка результатов с использованием компьютеров являются воспроизведением основных методов научного познания окружающего мира. Важным по назначению является такой фактор, как устранение посредника между обучающимся и изучаемым явлением природы. Гладко отработанные эксперименты, выполняемые обучающимся на демонстрационном столе, воспринимаются как хорошо подготовленный фокус, результаты же своего эксперимента, даже очень простого, он воспринимает как открытие.

В физическом практикуме обучающихся выполняются работы различных типов.

К первому типу относятся работы, в которых экспериментально проверяются или устанавливаются важнейшие соотношения физики, отрабатываются методы измерения физических величин.

В данной разработке такими работами являются: « Изучение равноускоренного прямолинейного движения» и « Определение коэффициента трения скольжения».

Ко второму типу относятся лабораторные работы, задачами которых являются исследование физических характеристик различных природных объектов окружающего нас мира. К ним относятся работы «Определение ускорения свободного падения» и «Определение постоянной Планка с использованием полупроводникового лазера».

Методы и приемы преподавания физики  обусловлены как дидактическими задачами, так и особенностями физической науки.

Большая часть открытий в физике, установление законов, изучение явлений сделано экспериментальным путем.

Физический эксперимент, в который входят демонстрационный эксперимент и самостоятельные лабораторные работы  обучающихся, имеет поэтому особенно важное значение в преподавании физики. Эти методы соответствуют особенностям физической науки, они расширяют и углубляют объем живого созерцания. Кроме своего основного значения, они незаменимы для решения задач активизации мышления обучающихся, формирования интереса к предмету, самостоятельности; способствуют также воспитанию ряда положительных человеческих качеств.

Демонстрационные опыты и лабораторные работы ставятся как с целью ввести новое понятие, явление, установить закон, так и для иллюстрации, проверки, уточнения закона или явления. На второй ступени обучения физике, кроме фронтальных лабораторных работ, проводится также физический практикум — более сложная и индивидуализированная форма самостоятельного эксперимента обучающихся.

Хорошее преподавание физики немыслимо без применения демонстрационного и лабораторного эксперимента. Учителю, безусловно, следует выполнять предусмотренные программой демонстрации и лабораторные работы, для лучшего осуществления этой задачи допускается вариативность работ в пределах программы. Демонстрационные опыты можно разнообразить, ставить их в процессе опроса, повторять отдельные детали и т. п.

В реализации принципа политехнизма, усилении связи обучения с производством большую роль играют экскурсии. Объекты экскурсий тщательно подбираются, так как наблюдаемые в процессе экскурсии явления, установки, механизмы, технологические процессы должны быть связаны с изучаемым материалом.

Широко практикуется в преподавании физики применение наглядных пособий — чертежей, рисунков, проекций на экран, пространственных или плоских моделей, таблиц. При их помощи можно объяснить устройство и действие прибора, технического объекта (например, двигателя внутреннего сгорания, генератора тока, спектроскопа), механизм явления, схему опыта.

Формирование умений обучающихся работать с книгой, особенно с учебником, приобретает большое значение в настоящее время, в связи с необходимостью развивать умения самостоятельно пополнять знания. Развитию методики работы обучащихся с учебником посвящен ряд работ.

В некоторых случаях целесообразно провести урок, применяя один какой-нибудь метод (например, посвятить весь урок проведению лабораторной работы), но, как правило, используется сочетание различных методов — демонстрационного или лабораторного с иллюстративным и словесным.

В задачи урока входит также закрепление знаний, развитие умений пользоваться знаниями: это осуществляется в процессе решения задач, выполнения упражнений, в том числе и экспериментальных. Этот вид работы соответствует переходу от абстрактного мышления к практике.

Для современного учебного процесса по физике характерно также применение некоторых новых приемов обучения, таких, как создание проблемных ситуаций, организация самостоятельных- исследований учащихся, программированное обучение.

Ввиду того что обучающиеся только приступают к систематическому изучению физики, очень важна задача создания и формирования познавательного интереса к предмету. Она определяет необходимость оптимального использования исторического и технического материала, примеров из жизненного опыта обучающихся, из природы, мира животных и растений, который нужно включать в уроки, в содержание задач.

В методике обучения могущественным средством создания интереса к предмету является демонстрационный лабораторный эксперимент. Поэтому на первой ступени особенно недопустима так называемая «меловая физика», необходимо полностью выполнять экспериментальную часть программы и разнообразить эксперимент. Можно рекомендовать разработанные в специальных исследованиях кратковременные самостоятельные экспериментальные работы учащихся, дополняющие список фронтальных работ, экспериментальные задачи. Усиление лабораторного эксперимента необходимо также для выработки у учащихся простейших экспериментальных умений, как одного из элементов подготовки к дальнейшему обучению.

Для повышения интереса к уроку, а также в связи с особенностями внимания, рекомендуется разнообразить приемы и методы проведения урока, менять их в течение урока 2—3 раза. Опыт преподавания показывает, что даже при демонстрации кинофильма внимание учащихся рассеивается через 15—20 минут, поэтому целесообразна смена приема проведения урока. Методика преподавания физики создает для этого большие возможности — можно чередовать опрос, объяснение, демонстрационный эксперимент, решение задач, работу с дидактическими материалами и т. д.

Важно разнообразить и отдельные приемы обучения; так, при решении задач по физике следует подбирать не только обычные расчетные задачи, но и качественные задачи; особый интерес у обучающихся этого возраста вызывают экспериментальные задачи, задачи по рисункам (имеются в виду задачи, в которых данные извлекаются из рисунка или фотографии).

Учитывая возраст учащихся и степень их общеобразовательной подготовки, следует, конечно, обеспечивать доступность изложения материала. Это достигается высоким качеством объяснения явлений, усилением приемов активизации. Преимущественная форма преподавания урок-беседа. На этой ступени не следует увлекаться решением большого числа задач, особенно расчетных, рекомендуется ограничиться задачами, данными в стабильном учебнике, их достаточно для тренировки, закрепления и контроля знаний обучающихся. В основном следует решать с обучающимися задачи в одно-два действия и преимущественно прямые, то есть такие, в которых требуется определить величину по прямой формуле, не производя ее сложных преобразований. Преимущественная форма ведения занятия урок-лекция. Внимание учащихся более сосредоточенно, что позволяет осуществить такой переход, усилить элементы абстрактного объяснения. В отношении экспериментального метода характерно усиление сложности и степени самостоятельности лабораторных работ: высшей ступенью являются работы физического практикума. Эти работы представляют собой небольшие исследования, проведение которых требует знания целого раздела или темы учебного предмета, комбинированных вычислений (например, работы по .проверке закона сохранения импульса или механической энергии , определения электроемкости конденсатора в, длины световой волны ).

Самостоятельная работа обучающихся обогащается такими формами, как семинарские занятия, подготовка докладов по сравнительно крупным вопросам программы, сопровождаемых подготовленным также самостоятельно экспериментом (демонстрациями, значениями экспериментально определенных величин), самостоятельное изучение некоторых вопросов программы по учебной и научной литературе.

Лабораторная работа является методом исследования, обеспечивающим научность обучения. При выполнении лабораторных работ развиваются и закрепляются навыки и умения, что очень важно в процессе обучения. Но не секрет, что зачастую на уроках физики не хватает наглядных пособий, приборов и материалов. Что делать? Как провести лабораторную работу по теме?

В современных условиях интенсивного развития информационных технологий возникает необходимость в создании иной образовательной среды. В настоящее время актуальным является вопрос использования программно-педагогических и мультимедийных средств в учебном процессе системы СПО и, в частности, при обучении физики.

Каждый учитель знает, что процесс обучения зависит не столько от деятельности учителя, сколько от активности обучающихся и их желания получить знания. Направление студентов на творческую работу наилучшим образом способствует включение в учебную программу уроки с применением компьютера. Современные мультимедийные компьютерные программы и телекоммуникационные технологии открывают учащимся доступ к нетрадиционным источникам информации - электронным гипертекстовым учебникам, образовательным сайтам, системам дистанционного обучения и т. п., это призвано повысить эффективность развития познавательной самостоятельности и дать новые возможности для творческого роста школьников.

Возможностей использования ИКТ на уроках физики огромное множество.

1. Объяснение новой темы - объяснение и демонстрации при помощи электронных учебников, сайтов Интернета, обучающих и познавательных программ, просмотр видеороликов, CD-дисков, готовых уроков, презентаций. Учитель в данном случае служит проводником и помогает детям делать обобщения и выводы.

2. Опрос по теме - тест On-line или Of-line, расположенный в Интернете, либо на CD - диске или созданный самим учителем при помощи тестмейкера.

3. Работа с энциклопедией, где учащиеся знакомятся с биографией ученых, с историей открытий и изобретений, прослеживание хронологию физических открытий и изобретений.

4. Прогулки по виртуальным музеям.

5. Закрепление материала - работа с обучающими программами.

6. Проведение виртуальных лабораторных работ.

7. Перевод единиц при помощи специальных программ.

8. Работа с табличными физическими величинами.

Чтобы ответить на поставленный вначале вопрос: Как проводить лабораторные работы, когда недостаточно оборудования? На помощь приходят виртуальные лабораторные работы.

Виртуальные лабораторные работы имеют целый ряд преимуществ: существует возможность непосредственно наблюдать, исследовать, экспериментально проверять правильность теоретических предположений, что значительно увеличивает эффективность урока. Можно осуществить эксперимент, который в обычных условиях невозможен (например, если процесс долговременный или требующий специальных установок), можно попробовать экспериментировать и с «эффектом Доплера», и проводить космические эксперименты.

Один из примеров выполнения лаб.работы.

1. Повторение теории.

2. Предложите исследование вопроса: является ли движение шарика по желобу равноускоренным? Использовать только предложенное оборудование.

3. Ход исследования: не меняя высоту наклона желоба, определяем ускорения шаров при прохождении разных расстояний, затем меняем высоту наклона желоба и снова проводим соответствующие измерения и расчеты.

4. Сравнивая полученные результаты сделать вывод.

Затем сравниваем выводы групп ребят, и оказывается, что выполнявшие виртуальную работу обратили внимание на то, что при увеличении угла наклона ускорение возрастает, о чем не сказали дети, реально выполнявшие работу. Время выполнения виртуальной работы меньше времени, т. к. отчет формируется в процессе выполнения работы и ребята смогли выполнить проверочный тест по теме, на что не осталось времени у другой группы ребят.

Можно выделить преимущества проведения виртуальной лабораторной работы перед традиционной:

1. Нет необходимости собирать заново всю установку перед каждым уроком, тратить время на осмотр приборов, на укладку их на место.

2. Техника безопасности на порядок выше, чем в обычных условиях

3. Можно за короткое время провести несколько экспериментов при разных начальных условиях, а потом обобщить результаты и сделать выводы.

4. Можно замедлить или ускорить время демонстрации.

Поэтому на практике нужно вводить виртуальные работы, не заменяя реальные, а лишь дополняя их.

Для фронтальных лабораторных работ:
1. Все работы выполняется на однотипном оборудовании и всеми учащимися, непродолжительные (10-45 мин).
2. В конце урока обязательное коллективное обсуждение результатов.
На первой ступени: проверка физических закономерностей (например, параллельное соединение), знакомят с методами измерений, тренируют по составлению простейших схем.
На второй ступени: определение физических констант, закономерностей, физических величин.
Встречаются качественные лабораторные работы (наблюдение физического явления), количественные (измерение какой-то величины), кратковременные или рассчитанные на один урок, творческие задания.
Классификация по дидактическим целям:
1. Наблюдение и изучение физических явлений
2. Знакомство с физическими приборами и измерениями по ним.
3. Знакомство с устройством и принципом действия некоторых приборов.
4. Проверка физических закономерностей (закон Бойля - Мариота)
5. Определение физических констант (g, Ридберга, больцмана)
Схема проведения лабораторной работы:
1. Вступительная беседа
2. Проведение эксперимента
3. Обработка результатов
4. Выводы
На вступительной беседе должно оговариваться: если есть приборы, то как их использовать, объяснить шкалу измерений, техника безопасности, как оформить работу, класс разделить на бригады, применять дифференцированный подход т.е. если в классе есть передовики, то для того чтобы они не мешали им нужно выдать дополнительное задание, при этом в начале нужно оговорить что будет более высокая оценка за дополнительное задание.
Инструкция (есть ход выполнения работы)
Отчет (нет хода, должны быть таблицы, графики, выводы, вычисление погрешности (средняя и относительная), учитель заранее должен знать какая погрешность должна получится).
Критерии оценки:
1. Степень самостоятельности (по наблюдению)
2. Грамотность оформления

Для фронтальных опытов:
Отличаются от фронтальных лабораторных работ кратковременностью (3-10 мин), выполняются на простом оборудовании, выполняется одно практическое действие
(наблюдение или измерение), вывод увязать с изложением материала.

6.4 Физический практикум.
Отличие:
Большая самостоятельность (длительность 1-2 урока), более сложное оборудование, обработка результатов более объемная (систематическая ошибка приборов, оценка полученного результата). Перед физическим практикумом вводная беседа включает:
1. Задачу практикума
2. Его содержание
3. График выполнения
4. Анализ каждой работы и правила ее выполнения
5. Правила пользования измерительными приборами
6. Анализ
7. Форма отчета и время сдачи
8. Требования к допуску
Задача учителя:
1. Воспитывать самостоятельность
2. Развивать и закреплять практические навыки
3. Помогать отстающим
4. Давать дополнительные задания
5. Оценивать результаты работы
В отчете у школьников должны быть ответы на контрольные вопросы.

Литература

О.Ф.Кабардин, С.И.Кабардина, Н.И.Шефер.

Факультативный курс физики. 9кл. Пособие для учащихся.

М. « Просвещение». 1986, 224 с.

2. О.Ф.Кабардин, В.А.Орлов, Н.И.Шефер.

Факультативный курс физики 10кл. Пособие для учащихся.

М. « Просвещение». 1979, 192 с.

3. С.А.Хорошавин. Физический эксперимент в школе.

М. «Просвещение». 1988, 175 с.

4. В.П.Орехов. Колебания и волны в курсе физики средней школы.

М. «Просвещение». 1984, 176 с.

5. О.Ф.Кабардин, С.И.Кабардина, В.П.Орехов. Методика проведения факультативных занятий по физике.

М. «Просвещение». 240 с.

6. В.А.Буров, Б.С.Зворыкин, А.А.Покровский. Практикум по физике в средней школе. М. «Просвещение». 1981, 256 с.

7.Л.В. Байбородова. Обучение физике в средней школе: методическое пособие/Л.В.Байбородова, И.Б.Бровкин, Т.М.Крайнова. 2007.-239 с.

8. Учебное оборудование для кабинетов физики общеобразовательных учреждений / Ю.И.Дик, Ю.С.Песоцкий, Г.Г.Никифоров и др. 2007.-396,(4)с.

9.В.Г. Разумовский. Физика в школе. Научный метод познания и обучение/ В.Г.Разумовский, В.В.Майер. М. : Гуманитар. 2007.-463 с. (Библиотека учителя физики).

10. М.Г.Ковтунович. Домашний эксперимент по физике : пособие для учителя / М.Г.Ковтунович. М. Гуманитар. 2007.-207 с. (Библиотека для учителя физики).

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/170246-fizicheskij-praktikum-po-fizike