ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский педагогический государственный университет»

______________________________________________________________________

 

Кафедра Теории и методики обучения физике

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКТ МОДУЛЯ:

«Методика изучения кинематики в курсе физики средней школы»

Дисциплины «Теория и методика обучения физике»

 

Специальность: 032200  ФИЗИКА

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

 

МОСКВА

2007

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Ниже представлены две лабораторные работы, которые выполняются студентами в рамках модуля «Методика изучения кинематики в курсе физики средней школы». Цель одной лабораторной работы – развить у студентов профессиональную компетентность в области анализа и оценки средств обучения кинематике, включая ЦОР, и умения отбирать на этой основе средства обучения для решения тех или иных дидактических задач; цель другой работы - сформировать у студентов профессиональную компетентность в области проектирования и  конструирования урока формирования у учащихся исследовательских экспериментальных умений.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

 

Тема: Изучение средств обучения кинематике

 

Продолжительность – 2 часа

 

1. Учебная и воспитательная цели:

·  создание условий для продолжения формирования у студентов базовой и специальной профессиональной компетентности, в частности, знаний средств обучения кинематике, включая традиционные средства (приборы) и средства новых информационных технологий; содержания и особенностей ЦОР по кинематике, умений анализировать и оценивать их, соотносить возможности использования тех или иных ЦОР для решения различных дидактических задач при обучении кинематике. Кроме того, у них формируются такие умения, как умение применять на практике определенные средства обучения.

 

2. Вопросы (задачи), подлежащие обсуждению:

- демонстрационные и лабораторные приборы для изучения кинематики, их технические характеристики и педагогические возможности;

- комплект ЦОР по физике, возможности их использования при изучении кинематики;

- эксперимент по кинематике с использованием традиционного оборудования (приборов);

- модельный эксперимент по кинематике с использованием ЦОР.

 

3. Краткие теоретические или справочно-информационные материалы.

3.1. Содержание темы «Кинематика» представлено в учебниках физики, методика ее изучения в пособии 2 из списка литературы, приведенного ниже.

3.2. Значение школьного физического эксперимента, его специфика и виды  изучены в разделе «Общие вопросы теории и методики обучения физике» и представлены в соответствующей литературе (в приведенном ниже списке литературы пособия 1-3).

3.3. Требования к цифровым образовательным ресурсам изучены в разделе «Общие вопросы теории и методики обучения физике», представлены в пособии 3. Кратко перечислим их:

·  Цифровые образовательные ресурсы должны отвечать группе традиционных  дидактических требований (принципов); специфическим дидактическим требованиям, обусловленным использованием преимуществ современных информационно-телекоммуникационных технологий: адаптивности (приспособляемость к индиви­дуальным возможностям студента), интерактивности (взаимодействие студента) с ЦОР, реализации возможностей компьютерной визуали­зации учебной информации, предъявляемой ЦОР, развития интеллектуального потенциала студента, системности и структурно-функциональной связанности представления учебного материала в ЦОР; методическим требованиям: предъявление учебного материала в должно строиться с опорой на взаимосвязь и взаимодействие понятийных, образных и действенных компонентов мышления; психологическим требованиям, заключимся в том, что представление учебного материала в ЦОР должно соответствовать не только вербально-логическому, но и сенсорно-перцептивному и представленческому уровням когнитивного процесса; информационные ресурсы УМК должны быть направлены на развитие логического, образного и операционного мышления.

·  ЦОР должны поддерживать такие виды и формы учебной деятельности, как возможность моделирования экспериментально-исследовательской деятельности, ориентированной на формирование следующих умений: автоматизация процессов обработки результатов виртуального учебного эксперимента; выявление основных элементов и типов функций для моделирования определенного аспекта деятельности с целью его исследования, изучения; создание моделей, адекватно отражающих изучаемые объекты, явления или процессы; управление созданными моделями; обработка получаемой информации о наблюдаемых или изучаемых виртуальных объектах, явлениях, процессах или их моделей для проверки гипотезы о выявленной закономерности с последующим прогнозированием результатов эксперимента; самостоятельное "открытие" изучаемой или исследуемой закономерности для последующего формулирования выводов и обобщений; управление отображением на экране моделей различных объектов, явлений, процессов, в том числе и реально протекающих; автоматизированный контроль (самоконтроль) результатов учебной деятельности, коррекция по результатам контроля, тренировка, тестирование.

 

4. Рекомендации студентам по подготовке к лабораторной работе с указанием литературы.

При подготовке к работе студенты знакомятся с ее содержанием по описанию, изучают теоретические вопросы, относящиеся к методике и технике школьного физического эксперимента, а также к требованиям к ЦОР по физике и дидактическим возможностям ЦОР.

Литература:

1. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. /Под ред С.Е.Каменецкого, Н.С.Пурышевой. М.: Издательский центр «Академия»,2000.

2. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы. /Под ред С.Е.Каменецкого. М.: Издательский центр «Академия»,2000.

3. Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе /Под ред. С.Е.Каменецкого и С.В.Степанова. М.: Издательский центр «Академия»,2002.

 

5. Описание экспериментальных установок (лабораторного оборудования).

Для выполнения лабораторной работы необходимы:  модель системы отсчета, прибор для демонстрации законов механики на воздушной подушке; универсальные комплекты: универсальный комплект по механике поступательного и вращательного движений для работы с компьютерной измерительной системой, универсальный комплект демонстрационный по механике на базе комбинированной цифровой системы измерений; универсальный комплект для основной средней (полной) школы и учреждений начального профессионального образования (набор лабораторный «механика»), комплект для основной средней (полной) школы (набор лабораторный по механике), отдельные приборы для опытов по механике; 6 компьютеров и комплект ЦОР: «Библиотека электронных наглядных пособий. Физика 7-11 классы» (ООО «Кирилл и Мефодий»); «Открытая физика 2.5» (ООО «Физикон»); «Библиотека электронных наглядных пособий. Физика 7-11 классы» (ООО «Дрофа», ЗАО «1С»); «Электронное издание «Физика. 7-11 классы» (ООО «Физикон»); ИУМК «Физика-10» автора Шаповалова А.А.; программы по физике для общеобразовательной школы; учебники физики для общеобразовательной школы.

 

6. Краткое содержание работы, выполняемой студентами в ходе занятия.

Первая часть занятия посвящается повторению теоретических вопросов, связанных с общими требованиями к методике и технике школьного физического эксперимента, а также с требованиям к ЦОР. Вторая часть посвящена изучению приборов по кинематике и ЦОР. При этом студенты объединяются в группы, и каждая группа изучает один демонстрационный комплект приборов и опыты с ним, один лабораторный комплект и его использование в лабораторном эксперименте и один ЦОР и его использование в обучении кинематике. Третья часть занятия посвящается представлению студентами результатов проведенной работы и анализу представленных сообщений.

 

7. Порядок проведения эксперимента, постановки опыта, снятия замеров и обработки данных эксперимента.

Студентам предлагается перечень вопросов, на которые они должны ответить:

В ходе изучения оборудования:

-Каково назначение прибора?

-Каковы его конструктивные особенности?

-Какие эксперименты могут быть выполнены при использовании данного прибора?

В ходе анализа ЦОР:

-Каково название и тип ЦОР?

-Какая необходима техника при использовании данного ЦОР?

-Кто может выступать в качестве пользователя ЦОР?

-Какой учебной программе и в какой степени соответствует данный ЦОР?

-Какие дидактические задачи могут решаться с использованием данного ЦОР при изучении кинематики?

-Какие новые образовательные результаты могут быть получены?

-Можно ли использовать данный ЦОР совместно с другими средствами обучения физике?

-Каковы достоинства данного ЦОР?

-Каковы недостатки данного ЦОР?

На занятии каждый студент делает сообщение по предложенной схеме, сопровождая его демонстрациями возможностей того ЦОР, которое он изучал. Результаты анализа студенты должны представить также в письменном виде в качестве отчета о работе.

Целесообразно предложить студентам составить таблицу по результатам их работы, которая может иметь вид, представленный ниже:

Тема курса физики, класс

Изучаемый элемент знаний или формируемое умение

Название прибора и ЦОР

Приемы применения в обучении

 

 

 

 

Эту таблицу можно пополнять данными и в дальнейшем, с течением времени она превратиться в полезное пособие, составленное студентами самостоятельно.

 

8. Техника безопасности.

Правила безопасного труда, которые должны выполняться при работе с компьютером.

 

9. Исходные данные для работы.

 

10. Методика анализа полученных результатов.

Анализу подлежат несколько аспектов:

- дидактические возможности демонстрационных приборов по кинематике, возможность с их помощью продемонстрировать все явления и измерить кинематические величины; дидактические возможности лабораторного оборудования, его соответствие требованиям Федерального компонента государственного образовательного стандарта и общим требованиям к лабораторному оборудованию школьного физического кабинета, соответствие рассмотренных ЦОР выделенным требованиям;

- возможность использовать рассмотренные приборы и ЦОР для решения различных дидактических задач при изучении кинематики;

- качество выполненных студентами демонстраций с использованием приборов и ЦОР.

 

11. Порядок оформления отчета по лабораторной работе и его защиты.

В отчете должны быть представлены результаты анализа приборов и ЦОР в соответствии с предложенными планами, фрагмент таблицы, форма которой приведена выше, а также описание проделанных экспериментов с методическими замечаниями к ним.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

 

Тема: Урок формирования у учащихся основных понятий кинематики

 

Продолжительность 2 часа

 

1. Учебная и воспитательная цели:

·  создание условий для продолжения формирования у студентов базовой и специальной профессиональной компетентности, в частности, приобретения ими умения проектировать, конструировать и проводить урок физики с включением в него учебного эксперимента на основе использования приборов и ЦОР, в частности при формировании основных понятий кинематики (формулировать задачи урока (или фрагмента урока), обосновывать и разрабатывать структуру урока; выбирать реальный и (или) компьютерный эксперимент, адекватный поставленным дидактическим целям, планировать формы учебной деятельности учащихся и формы взаимодействия учащихся между собой и с учителем), а также выполнять школьные лабораторные работы с использованием приборов и ЦОР.

 

2. Вопросы (задачи), подлежащие обсуждению

- дидактические задачи, которые могут быть решены с использованием школьного физического эксперимента; место эксперимента в структуре урока;

- лабораторные работы учащихся как метод обучения;

- возможности фронтальных лабораторных работ в решении задачи формирования у учащихся исследовательских экспериментальных умений;

- использование НИТ при формировании у учащихся исследовательских экспериментальных умений;

- фрагмент урока выполнения лабораторной работы по кинематике (например, «Измерение ускорения равноускоренного движения») с использованием лабораторного оборудования и ЦОР (групповое задание);

- фрагмент урока по формированию понятия равномерного движения и скорости равномерного движения с использованием демонстрационного эксперимента, фронтальной лабораторной работы, ЦОР (групповое задание);

- фрагмент урока по формированию понятия равноускоренного движения и ускорения равноускоренного движения с использованием демонстрационного эксперимента, фронтальной лабораторной работы, ЦОР (групповое задание);

 

3. Краткие теоретические или справочно-информационные материалы.

Теоретические материалы представлены в пособиях 3-5, названных в списке литературы, приведенном ниже.

 

4. Рекомендации студентам по подготовке к лабораторной работе с указанием литературы.

При подготовке к занятию студенты должны:

- изучить теоретический материал (содержание темы «Кинематика», фронтальные лабораторные работы – метод обучения; требования к методике и технике школьного физического эксперимента, требования к ЦОР);

- разработать конспекты фрагментов уроков выполнения лабораторной работы по кинематике (например, «Измерение ускорения равноускоренного движения») с использованием лабораторного оборудования и ЦОР; по формированию понятия равномерного движения и скорости равномерного движения с использованием демонстрационного эксперимента, фронтальной лабораторной работы, ЦОР; по формированию понятия равноускоренного движения и ускорения равноускоренного движения с использованием демонстрационного эксперимента, фронтальной лабораторной работы, ЦОР (групповое задание).

Литература

1. Программы по физике для общеобразовательных учебных заведений.

2. Учебники физики для общеобразовательных учебных заведений.

3. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. /Под ред С.Е.Каменецкого, Н.С.Пурышевой. М.: Издательский центр «Академия»,2000.

4. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы. /Под ред С.Е.Каменецкого. М.: Издательский центр «Академия»,2000.

5. Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе /Под ред. С.Е.Каменецкого и С.В.Степанова. М.: Издательский центр «Академия»,2002.

 

5. Описание экспериментальных установок (лабораторного оборудования).

Для выполнения лабораторной работы необходимы: прибор для демонстрации законов механики на воздушной подушке; универсальные комплекты: универсальный комплект по механике поступательного и вращательного движений для работы с компьютерной измерительной системой, универсальный комплект демонстрационный по механике на базе комбинированной цифровой системы измерений; универсальный комплект для основной средней (полной) школы и учреждений начального профессионального образования (набор лабораторный «механика»), комплект для основной средней (полной) школы (набор лабораторный по механике), отдельные приборы для опытов по механике; 6 компьютеров и комплект ЦОР: «Библиотека электронных наглядных пособий. Физика 7-11 классы» (ООО «Кирилл и Мефодий»); «Открытая физика 2.5» (ООО «Физикон»); «Библиотека электронных наглядных пособий. Физика 7-11 классы» (ООО «Дрофа», ЗАО «1С»); «Электронное издание «Физика. 7-11 классы» (ООО «Физикон»); ИУМК «Физика-10» автора Шаповалова А.А.; программы по физике для общеобразовательной школы; учебники физики для общеобразовательной школы.

 

6. Краткое содержание работы, выполняемой студентами в ходе занятия.

Первая часть занятия посвящается краткому повторению теоретических вопросов, связанных с методикой проведения фронтальных лабораторных работ, с требованиями к методике и технике школьного физического эксперимента. Вторая (большая) часть занятия посвящена представлению студентами фрагментов уроков с заранее подготовленным реальным и (или) компьютерным экспериментом. Завершается занятие рефлексией, во время которой анализируется соответствие показанного фрагмента дидактической цели, роль и эффективность использования эксперимента для решения поставленной задачи.

 

7. Порядок проведения эксперимента, постановки опыта, снятия замеров и обработки данных эксперимента.

Эксперимент с реальными приборами:

·  Собирают экспериментальную установку, отлаживают ее и выполняют соответствующие наблюдения и измерения.

Компьютерный эксперимент:

1). Открывают программу, например ИУМК «Физика-10» А.А.Шаповалова, раздел «Демонстрации», нажимают правую кнопку мыши и с помощью Internet Explorer открывают программу, левой кнопкой мыши ее запускают. Можно использовать программу «Открытая физика». Открывают раздел «Механика», а затем тему «Кинематика».

2) При работе с ИУМК «Физика-10» А.А.Шаповалова используют, например, модель равноускоренного движения, при нажатии кнопки «пуск» человек начинает движение со скоростью, изменяющейся по модулю и по направлению, на рисунке изображен изменяющийся вектор скорости и график зависимости проекции скорости от времени.

 

8. Техника безопасности.

Используемые приборы соответствуют нормам, определенным  Правилами безопасного труда

 

9. Исходные данные для работы.

 

10. Методика анализа полученных результатов.

Анализу подлежат несколько аспектов:

- соответствие показанного фрагмента дидактической цели,

- роль и эффективность использования эксперимента для решения поставленной задачи,

- сравнительная эффективность разных использования разных средств обучения с точки зрения решения дидактических задач.

 

11. Порядок оформления отчета по лабораторной работе и его защиты.

В отчете должен быть представлены конспекты фрагментов урока выполнения лабораторной работы по кинематике (например, «Измерение ускорения равноускоренного движения») с использованием лабораторного оборудования и ЦОР; урока по формированию понятия равномерного движения и скорости равномерного движения с использованием демонстрационного эксперимента, фронтальной лабораторной работы, ЦОР; урока по формированию понятия равноускоренного движения и ускорения равноускоренного движения с использованием демонстрационного эксперимента, фронтальной лабораторной работы, ЦОР с соответствующим анализом, выполненным в ходе проведенной рефлексии.