Н. И. Запрудский icon

Н. И. Запрудский



НазваниеН. И. Запрудский
Дата конвертации19.05.2013
Размер137.78 Kb.
ТипДокументы
источник
Об организации экспериментальных исследований учащихся 8-го класса



Н.И. Запрудский


А.Л. Карпук

Завершился учебный год, в течение которого учащиеся 7-го класса учились по новой учебной программе — для 12-летней школы. Одним из ее существенных нововведений являются экспериментальные исследования (ЭИ) школьников. Нами было проведено специальное изучение отношения учителей к данному нововведению и их готовности организовывать самостоятельный исследовательский эксперимент школьников. Результаты изучения представлены в статье [3] и свидетельствуют о наличии в соответствующей практике целого ряда проблем. Этим обусловлено написание данной статьи. Вначале будут даны рекомендации общего характера, затем мы остановимся на каждом из исследований и приведем примерное планирование изучения физики в 8 классе 12-летней школы.

Общие рекомендации

1. О времени проведения ЭИ. Исследования непозволительно переносить в конец изучения темы или на окончание учебного года, поскольку целевая направленность ЭИ имеет двоякий характер: 1) изучение нового материала посредством самостоятельного эксперимента, 2) овладение исследовательскими умениями. Сами исследования и исследовательский методы выступают как методы познания физической реальности.


^ 2. О принципиальном отличии ЭИ от традиционных лабораторных работ. Первые предполагают самоопределение учеников в отношении цели исследования, формулирование гипотезы, планирование опытов, создание экспериментальной установки, осуществление эксперимента и проверку гипотезы, анализ и интерпретацию результатов. В лабораторных работах о гипотезе речь не идет. При их выполнении учащиеся часто измеряют то, что уже давно известно и пользуются готовой инструкцией.

^ 3. О возможности выбора учащимися уровня сложности эксперимента. Уровень А — открытое задание, когда даны самые общие рекомендации по выполнению исследования; уровень Б — дана полная ориентировочная основа деятельности. Такая вариативность дает возможность каждому учащемуся выбрать посильный уровень, реализовать себя в деятельности и ощутить личный успех. По мере овладения исследовательскими процедурами все большее количество учеников, как показывает опыт, предпочитают первый вариант выполнения исследовательских действий. Учитель может предложить ученикам свои ориентировочные основы деятельности или организовать работу школьников по готовым тетрадям [1, 2].

^ 4. О выставлении учителем отметок за выполнение ЭИ. Здесь возможно несколько вариантов:

    • отметки вовсе не выставляются, поскольку причиной для проявления учебной активности учащихся является внутренняя мотивация, обусловленная потребностями учащихся в деятельности, в самореализации, в познании. В этом случае у школьника не проявляется желание хитрить и делать вид, что он выполнил исследовательское задание по варианту А названной выше тетради;

    • отметки выставляются части учащихся — тем, кто справился с исследованием по выбранному варианту и его удовлетворяет ожидаемая отметка;

    • отметки выставляются всем ученикам. При этом здесь, как и в предыдущем случае, трудно обеспечивать объективность отметки и самостоятельность в выполнении работ;

    • отметки выставляются учащимся, которые в личной беседе с учителем продемонстрируют свой уровень владения материалом, который изучался с помощью ЭИ, и то, как они понимают сущность выполненного эксперимента. Для этого трудно найти необходимое время;

    • отметки получают все учащиеся, но не за непосредственно выполненное исследование, а по результатам теста (проверочной работы), в который включаются задания по сути эксперимента и по соответствующему физическому материалу.

Рекомендуется исходить из того, что за самостоятельно выполненное и безупречно оформленное исследование по варианту А учащийся вправе рассчитывать на 10 баллов, а за столь же грамотное выполнение ЭИ по варианту Б — 8 баллов.

^ 5. Об оформлении учащимися работ. Оформление исследовательских работ в готовых тетрадях существенно облегчается. При этом экономится учебное время. Можно посоветовать ученикам при построении графиков в одной системе координат для наглядности пользоваться разноцветными фломастерами или карандашами.

^ 6. О возможности домашней подготовки учащихся к ЭИ. Такая подготовка возможна, однако, для нее важно иметь тетрадь для экспериментальных исследований.
Рекомендации к программным экспериментальным исследованиям

^ ЭИ № 1. Исследование теплопроводности твердых тел. В учебной программе предлагается исследование теплопроводности газов, жидкостей и твердых тел, однако возможности школьного кабинета физики в большинстве случаев весьма ограничены. Это вынудило нас ограничиться только твердыми телами и рекомендовать учащимся проведение самостоятельного эксперимента по рисунку 87 учебного пособия Л.А. Исаченковой и Ю.Д. Лещинского [4]. Нам представляется, что в условиях школьной мастерской нетрудно будет изготовить соответствующие приборы с тремя или четырьмя проволоками из различных металлов.

Мы в тетради предложили (смотри вариант Б) провести количественную оценку теплопроводящих свойств металлов, для чего порекомендовали результаты измерений внести в таблицу и построить графики. Таблица может быть, например, следующей.


№ гвоздика

1

2

3

4

5

6

7

8

Расстояние s

от начала проволоки, см

























Время t отрыва гвооздиков, мин
















































































^ ЭИ № 2. Исследование зависимости температуры воды от времени при ее нагревании и остывании. Исследование не вызывает затруднений у учащихся. Здесь есть техническая сложность: необходимо слишком много времени на остывание воды, которого на уроке может не хватить. Посмотрите на график, который нами получен при остывании 200 мл воды. Вы, наверное, обратили внимание, что начальная температура воды в стеклянном, фарфоровом и алюминиевом стаканах несколько различаются. Это связано с различной теплоемкостью этих сосудов. В нашем опыте 40-50 градусов температура уменьшилась за 70 минут! Поэтом мы рекомендуем брать сосуд с малой теплоемкостью, например, пластмассовый стакан от сметаны и наливать в него 50-70 мл воды.

ЭИ №3. Изменение температуры льда в зависимости от времени при его плавлении. Мы рекомендуем организовать данное исследование до изучения параграфа 22. «Плавление и кристаллизация».
^

ЭИ № 4. Изучение процесса испарения жидкости. Для примера мы приводим описания в нашей тетради обоих вариантов данного экспериментально исследования.



Вариант А

Существует много факторов, которые в той или иной степени влияют на скорость испарения жидкости: площадь ее свободной поверхности; влажность и давление окружающего воздуха; температура жидкости и др. В практике может встретиться сочетание различных факторов. Прими решение о том, влияние какого фактора на скорость испарения ты хочешь исследовать. Понятно, что нужно учитывать наличие в кабинете физики необходимых для исследования материалов и приборов. Важно еще решить: качественную или количественную оценку исследуемой зависимости ты будешь делать.

1. Сформулируй цель своего исследования

2. Определи и запиши гипотезу – от чего и как зависит скорость испарения жидкости: _____________________________________________________________________________


3. Придумай и изобрази экспериментальную установку. Подбери необходимое оборудование. При необходимости посоветуйся с учителем.

4. Если исследование будет носить количественный характер, то подготовь таблицу для записи результатов измерений.

5. Проведи опыты. Результаты внеси в таблицу.

  1. По данным таблицы построй графики.

7.Сделай вывод: подтвердилась ли гипотеза_________________________________

_____________________________________________________________________________


^ 7. Ответь на вопросы:

  • За одинаковое ли время испарится вода из пробирки и такое же количество воды, разлитой на горизонтальной поверхности? Почему?

_____________________________________________________________________________

  • Известно, что при испарении жидкости происходит ее охлаждение. Какое значение имеет это свойство процесса испарения в живой природе? Приведи примеры.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

^

Вариант Б


Возможные цели эксперимента:

1. Установить зависимость массы испарившейся жидкости от ее температуры.

2. Установить зависимость времени полного испарения капли жидкости от площади ее свободной поверхности.

3. Убедиться в существовании зависимости времени полного испарения жидкости от ее рода.

Выбери одну или несколько целей для своих опытов.

Гипотеза:

1. Масса испарившейся жидкости будет тем большей, чем

_____________________________________________________________________________

2. Время полного испарения капли жидкости будет тем меньше, чем__________________________________________________________________________


3. Время полного испарения жидкости зависит от ее рода. Наибольшее время испарения будет у.____________________________________________________________


^ Приборы и материалы: термометр, секундомер, стаканы с водой различной температуры, одинаковые стеклянные пластинки, весы с разновесами, пипетки или медицинский шприцы, предметное стекло, стеклянная палочка, электроплитка или другой источник тепла, пипетки или медицинские шприцы, предметное стекло, различные жидкости (например, вода, масло, скипидар).

^ Метод исследования: метод состоит в том, что исследовать изменяет температуру, площадь свободной поверхности жидкости, род жидкости и при этом оценивает, как изменяется количество испарившейся жидкости или время ее полного испарения.

^ Выполнение эксперимента:

1. Опыт 1.

* в стаканы налей воду различной температуры, например 18, 45, 70 о С,

* накрой стаканы охлажденными до одинаковой температуры

стеклянными пластинками,

* через 4-5 минут оцени и сравни количество испарившейся и осевшей на пластинках жидкости (для оценки разности масс испарившейся воды рекомендуется воспользоваться весами с разновесами);

* сделай запиши свой вывод_______________________________________________


2. Опыт 2.

* с помощью пипетки или медицинского шприца помести в разных местах предметного стекла четыре одинаковых капли подкрашенной воды,

* на поверхности стекла из трех капель с помощью стеклянной палочки сделай водяные лужицы различной площади,

  • погрей стекло над источником тепла, наблюдай за испарением воды, измерь время полного испарения капли и лужиц,

* сделай и запиши вывод__________________________________________________


3. Опыт 3.

* с помощью пипетки или медицинского шприца помести в разных местах предметного стекла капли различных жидкостей (постарайся получить капли одинакового размера),

* с помощью стеклянной палочки на поверхности стекла сделай лужицы одинаковой площади,

* погрей стекло над источником тепла,

* наблюдай за испарением лужиц и отмечай время полного высыхания жидкостей;

* сделай и запиши вывод. _____________________________________________________________________________


4. Сделай и запиши общий для всех опытов вывод, подтвердились ли твои гипотезы_____________________________________________________________________


^ Ответь на вопросы:

  • Известно, что при испарении жидкости происходит ее охлаждение. Какое значение имеет это свойство процесса испарения в живой природе? Приведи примеры.

_____________________________________________________________________________


  • За одинаковое ли время испарится вода из кружки и такое же количество воды, разлитой на полу? Почему?

^ ЭИ № 5. Изучение зависимости силы тока от напряжения на участке цепи. При организации данного исследования возникают сложности с источником питания регулируемого напряжения. Выход видится в применении 3-4-х батареек по 1.5 В. Они легко скрепляются с помощью скотча. Скотчем же можно крепить к батарейкам и провода. При этом источники тока останутся невредимыми и ученики их могут, как и прежде, применять в пультах телевизоров, в своих электронных игрушках.

Мы рекомендуем изучать связь силы тока и напряжения не посредством изложения учителем материала с соответствующими демонстрациями, а с помощью экспериментального исследования. Ценно, чтобы дети сами сформулировали вывод о линейной зависимости силы тока от напряжения. Затем они смогут найти подтверждение своих исследований в учебнике (п. 41). Для варианта Б в тетради три даны таблицы (для различных значений сопротивления проводника):

R = 1 Ом

U, B













I, A















R = 2 Ом

U, B













I, A














R = 4 Ом

U, B













I, A














Могут возникнуть сомнения, что из-за большого внутреннего сопротивления батареек вряд ли можно надеется на получение прямой пропорциональности силы тока и напряжения. Действительно, основания для сомнений есть, поскольку внешняя цепь влияет на источник тока. В силу этого, заменяя одну батарейку 1.5 В на две такие же соединенные последовательно батарейки при замкнутой цепи, мы не получим 3 В на резисторе, а несколько меньше (насколько меньше, зависит от соотношения сопротивлений).

Однако наши тщательные опыты показали, что при использовании батареек сила тока на участке цепи оказывается прямо пропорциональной напряжению на этом участке.

Это можно обосновать теоретически.

Рассмотрим сначала цепь с одной батарейкой:

Сила тока через резистор в соответствии с законом Ома для замкнутой цепи:


E E

I = —- , откуда напряжение на резисторе U = E – Ir = -——--

r+R 1+ r/R.


Теперь подключим вторую батарейку.


: 2E 2E

I = —- , напряжение на резисторе U = -———-

2 r+R 1+ 2r/R.


и т.д. U 2E 1+ r/R 2(1+r/R)

Найдем отношение напряжений —- = ————* ———- = ———-

U 1+ 2r/R E 1+2r/R .

Посмотрим как при замене одной батарейки на две будет меняться сила тока:


I 2E R+ r 2(r + R) 2(1 + r/R)

—-= ———*———- = ———— = —————

I 2r + R E 2r + R 1 + 2r/R.


Таким образом, во сколько раз увеличилось напряжение на резисторе, во столько же раз увеличилась сила тока в нем.

Проблема состоит в том, что трудно объяснить учащимся 8 класса, почему при подключении 2-х батареек, вместо одной, напряжение на резисторе оказывается меньшим 3 вольт.

Вместе с тем, мы допускаем, что у школьников (в силу разных причин) могут быть отклонения от прямой пропорциональной зависимости, поэтому авторы в предлагаемых к исследованию № 5 вопросах предлагают найти объяснение данному факту.

^ ЭИ № 6. Изучение реостата, построение графика зависимости силы тока в цепи от длины рабочей части реостата и расчет сопротивления цепи. Данное ЭИ достаточно объемно по содержанию, однако, ученики, выполнив уже пять исследовательских экспериментов, как показывает, опыт, с данной работой справляются. После изучения темы «Последовательное соединение проводников» ученики смогут самостоятельно — на основе эксперимента изучить устройство, принцип действия прибора, а также установить, как зависит сила тока через реостат от длины его рабочей части. Ребятам, которые выбирают для исследования вариант Б, предлагается готовая таблица для внесения в нее результатов измерений и вычислений



X, cм






















U, В






















I, А






















R, Ом























В таблице буквой x обозначена длина рабочей части реостата.


В нашей тетради, помимо, программных исследований, дан довольно большой набор дополнительных исследований и экспериментальных задач. Приведены адреса сайтов в Интернете, на которых размещена интересная информация к каждому и обязательных экспериментов.


  1. Запрудский Н.И., Карпук А.Л. Тетрадь для экспериментальных исследований учащихся по физике. 7 класс. – Мн.: Сэр-Вит, 2004. – 48 с.

  2. Запрудский Н.И., Карпук А.Л. Тетрадь для экспериментальных исследований учащихся по физике. 8 класс. – Мн.: Сэр-Вит, 2005. – 48 с.

  3. Запрудский Н.И. Экспериментальные исследования учащихся: актуальность, проблемы и поиск решений // Фізіка: праблемы выкладання, 2005. - № 2.

  4. Исаченкова Л.А., Лещинский Ю.Д. Физика-8. – Мн.:Народная асвета, 2004. - 184 с.




Похожие:

Н. И. Запрудский iconН. И. Запрудский Существует немало причин, чтобы обратить пристальное внимание на нововведение учебных программ по физике для 12-летней школы -экспериментальные исследования учащихся (ЭИ): Во-первых, задача
Существует немало причин, чтобы обратить пристальное внимание на нововведение учебных программ по физике для 12-летней школы —экспериментальные...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib2.podelise.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы