В курсе физики 9 класса большое внимание уделяется теоретическим
методам познания и умениям применять их при изучении физических явлений
и процессов. Законы механики изложены в логике, соответствующей структуре
физической теории. При изучении квантовых явлений обучающиеся получают
начальные элементарные представления об одной из современных физических
теорий - квантовой механике.
Таким образом, курс физики 9 класса начинается с механики,
включающей три главы: «Основы кинематики», «Законы динамики», «Законы
сохранения» и заканчивается главой «Элементы квантовой физики»,
содержание которой направлено на формирование у обучающихся некоторых
квантовых представлений. В этой главе обучающиеся знакомятся с явлением
фотоэффекта, планетарной моделью атома, со строением атомного ядра и
ядерной энергетикой, с некоторыми элементарными частицами.
143
Основной целью изучения главы «Основы кинематики» курса физики 9
класса является изучение простейшей формы движения материи –
механического движения, на основе законов классической механики. Изучить
движение тела или материальной точки – значит знать, как оно изменяется с
течением времени. Основная задача заключается в нахождении положения тела
в любой момент времени.
Ведущая идея, связывающая все вопросы главы, – идея относительности
движения. Согласно этой идее, любое утверждение о характере движения будет
существенным только тогда, когда указана система отсчета, относительно
которой рассматривается движение тела.
Тела могут совершать различные механические движения, двигаясь
медленно или быстро по разным траекториям. Установление взаимосвязи
между физическими величинами, характеризующими такое механическое
движение, рассматривается в разделе «Механика», называемой кинематикой.
Здесь обучающиеся знакомятся с такими вопросами как перемещение, скорость
и ускорение; перемещение при равноускоренном движении, уравнения
координат и скорости; проекции вектора скорости на оси координат, формулы
центростремительного ускорения и линейной скорости тела при равномерном
движении по окружности и др.
При изучении данной главы важным является усвоение обучающимися
путей нахождения координат и перемещения тела относительно любых систем
отсчета при прямолинейном равноускоренном движении.
При рассмотрении движения тела по окружности с постоянной по
модулю скорости обучающиеся получают понятия, характеризующие
криволинейное
движение
как,
угловая
и
линейная
скорости,
центростремительное ускорение, период и частота вращения.
Основной целью изучения раздела «Основы динамики» является
формирование у обучающихся представления о системе законов Ньютона.
Основание теории составляют наблюдения движения тел и эксперименты
Галилея, Ньютона. В качестве следствий теории рассматриваются прикладные
вопросы и применение законов к решению типовых задач.
Законы движения Ньютона, изложенные в главе «Законы динамики»,
являются основными законами классической механики. И.Ньютон создал
стройную теорию механического движения, установил законы механики (три
закона Ньютона и закон всемирного тяготения), позволившие объяснить все
механические явления, протекающие на Земле и в Солнечной системе.
Законы Ньютона применимы почти ко всем движениям небесных тел, к
движению космических ракет, искусственных спутников, всех машин,
транспортных средств и др. Эти законы имеют большое познавательное,
мировоззренческое и воспитательное значение. Поэтому изложению данной
темы в школе уделяется большое внимание.
Тема трудна для усвоения обучающимися, поэтому изложение вопросов
динамики требует творческого подхода учителя. С вопросами, связанными с
изучением законов динамики, обучающиеся ознакомились в разделе
«Кинематика». Здесь получают дальнейшее развитие идеи системы отсчета и
144
относительности движения. Следует отметить, что хотя обучающиеся и
приводят правильные формулировки законов Ньютона, но не всегда правильно
понимают и истолковывают их. Формальное их усвоение обнаруживается при
ответах на вопросы, требующие правильного применения изученного
теоретического материала.
Изучение законов сохранения импульса и энергии вызвано
определяющим значением законов сохранения в современном естествознании.
Эти законы связаны со свойствами пространства и времени (закон сохранения
энергии связан с однородностью времени, закон сохранения импульса – с
однородностью пространства). Законы сохранения импульса и энергии
справедливы в теории относительности, квантовой механике и макро- и
микромире.
При изучении закона сохранения импульса вводится ряд новых
физических понятий. Усвоение некоторых из них очень важно для изучения
всего раздела. Очень важно поэтому при рассмотрении конкретных задач
отметить, как движутся тела физической системы и действуют ли на них
внешние силы. Если эти силы отсутствуют (т.е. ими можно пренебречь), то
нужно применять закон сохранения импульса; если внешние силы действуют,
то импульс суммарной силы, действующей на систему, равен суммарному
изменению импульса системы.
Если закон сохранения импульса выполняется при движении
относительно одной системы отсчета, то он выполняется и относительно любой
другой системы отсчета, движущейся относительно первой равномерно и
прямолинейно, т.е. закон сохранения импульса выполняется в любой
инерциальной системе отсчета.
На первой ступени обучения физике обучающиеся получили
представление об энергии: если тело или несколько взаимодействующих между
собою тел способны совершить работу, то они обладают механической
энергией. В 10 классе это представление необходимо развить и оформить в
понятие: энергия – это физическая величина, которая зависит от состояния тела
(системы тел), ее изменение при переходе из одного состояния в другое
определяют величиной совершенной работы.
Понятия работы и энергии – близкие понятия и, следовательно, в
практике преподавания их надлежит различать. Работа характеризует процесс,
энергия – состояние механической системы (при рассмотрении механических
процессов). Поэтому можно говорить о количестве энергии, заключенной в
теле, но нельзя – о количестве работы (если иметь в виду процесс).
При совершении работы увеличение кинетической энергии
сопровождается убылью потенциальной энергии (и наоборот) формулируется
закон сохранения энергии для замкнутых систем. Специально следует
остановиться на рассмотрении закона сохранения энергии при наличии трения.
Работа сил трения ведет к убыли кинетической энергии системы. Но при этом
под действием силы трения потенциальная энергия не увеличивается, как это
происходит в случае действия сил тяготения или сил упругости. Это является
следствием того, что силы трения не зависят от расстояния между
145
взаимодействующими телами, а зависят от их относительных скоростей. Работа
этих сил зависит от формы траектории, а не от начального и конечного
положения тел в пространстве.
Формулируя закон сохранения энергии в механике, следует пояснить, что
этот закон является частным случаем более общего закона сохранения,
справедливого для всех форм энергии.
Введение основ квантовой физики в среднюю школу - сложная
методическим задача. Малая наглядность квантовомеханнческих объектов
(частица-волна), сложность математического аппарата, необычность исходных
идей и понятий квантовой физики создают методические трудности. Поэтому
вопросы квантовой физики очень осторожно вводят в школьный курс.
Основные познавательные задачи этого новою раздела - ознакомить
обучающихся со специфическими законами, действующими в области
микромира, и завершить формирование представлений о строении вещества.
Так, например, при изучении вопросов о световых квантах и действиях
света обучающихся впервые знакомят с квантовой идеей. Они узнают, что свет,
который в явлениях интерференции и дифракции ведет себя как волна,
представляет собой поток фотонов: энергия фотонов не может принимать
произвольных значений, она дискретна, кратна некоторой постоянной величине
(постоянной Планка). Корпускулярные свойства света проявляются при
взаимодействии света с веществом (в фотоэффекте, фотохимических реакциях
и т.п.) тем ярче, чем больше энергия фотона.
При изучении строения атома обучающиеся узнают, что энергия
электрона в атоме также имеет дискретный характер, она квантуется.
Достаточное внимание в этом разделе уделяют составу и свойствам ядра атома
(его размеру, заряду, массе, плотности, энергии свзи, удельной энергии связи и
др.). В конце раздела учащихся знакомят с основными характеристиками и
свойствами элементарных частиц, дают представление о современной их
классификации, о роли их в строении вещества.
Раздел «Квантовая физика» решает, кроме того, важные задачи
профессионального образования. При его изучении обучающихся знакомят с
устройством и принципом действия фотоэлементов, с примерами их
использования в технике, физическими основами спектрального анализа,
работой ядерного реактора и применением ядерной энергии в мирных целях, с
использованием
радиоактивных
изотопов
в
промышленности,
сельскохозяйственном производстве в науке, медицине.
Для повышения качества усвоения материала очень важно опираться на
ранее полученные знания. Например, при изучении правил смешения при
радиоактивном распаде и при изучении ядерных реакций необходимо широко
опираться на законы сохранения массы и заряда. Перед изучением строения
атома целесообразно повторить понятие центростремительного ускорения,
законы Ньютона, закон Кулона, а также сведения о строении атома, которые
обучающиеся получили при изучении химии.
Для облегчения усвоения квантовой физики необходимо в учебном
процессе широко использовать различные средства наглядности. Но число
146
демонстрационных опытов, которые можно поставить при изучении этого
раздела, в средней школе очень невелико. Поэтому, кроме эксперимента,
широко используют рисунки, чертежи, графики, плакаты и диапозитивы.
Прежде всего необходимо иллюстрировать фундаментальные опыты
(Столетова, Рентгена, Резерфорда и др.), а также разъяснять принцип
устройства приборов. Поэтому очень важно использовать на уроках ряд
фильмов о ядерной физике, электронных лабораториях и видеоматериалах. При
описании основных вопросов атомных и ядерных ядер, прежде всего,
необходимо передать знания обучающимся о сложной структуре атома. Для
этого можно рассмотреть радиоактивное явление. Радиоактивность - это тот
факт, что некоторые вещества способны излучать. Это подтверждается
ионизацией, теплом и химическими эффектами радиоактивного элемента. То
есть ионизация заряженного электроскопа с помощью радиоактивных лучей,
нагревание воды в резервуаре, обработка изображения на фотопластинки.
Радиоактивное явление является результатом процесса внутри атома. Тогда
атом представляет собой сложную фракцию, какова ее структура и из каких
деталей она состоит?
Ответ на этот вопрос объясняется фундаментальным опытом Резерфорда.
Об этом свидетельствует тот факт, что атом состоит из ядра и электронов.
Теоретически он определяется моделями Резерфорда и Бор.
Также важно использовать межпредметные связи в преподавании
ядерной физики. Межпредметная взаимосвязь подразумевает следующие цели:
-
формирование единого взгляда на природу на основе диалектического
единства естественных наук;
-
понимать роль предмета в общей системе наук; обеспечение
регулярности образования;
-
систематизация знаний обучающихся - обобщение основных законов
природы;
-
формирование способности обучающихся связывать межпредметные
связи между явлениями, теориями, научными мирами;
-
обеспечение того, чтобы межпредметное общение понималось как
эвристический принцип, который ведет к развитию и углублению
теоретических и практических знаний;
-
рассматривать мировое развитие, связанное с единством мира,
посредством использования межпредметной коммуникации в процессе
обучения.
Биологические эффекты света, фотосинтеза, мутагенных эффектов
рентгеновского излучения на клетку, биология (7-й класс) на воздействие
ультрафиолетовых лучей и инфракрасного излучения на живые организмы,
периодическую систему элементов, изотопы и построение атомного ядра на
предметах, связанных с ядерными и ядерными явлениями изучаются п учебном
предмете «Химия» (7 класс).
В учебных программах 9-го класса обновленного
содержания и
действующей учебной программе количество лабораторных работ осталось без
изменений (см. Таблица 7).
147
Таблица 7. Сравнение лабораторных работ 9 класса
Типовая учебная программа (2013г.)
Учебная программа обновленного содержания
(2016г.)
Определение
ускорения
тела
при
равноускоренном движении.
Определение
ускорения
тела
при
равноускоренном движении.
Изучение движения тела, брошенного
горизонтально.
Изучение движения тела, брошенного
горизонтально.
Оределение
ускорения
свободного
падения
с
использованием
математического маятника.
Определение ускорения свободного падения с
использованием математического маятника.
Определение скорости распространения
поверхностных волн.
Определение
скорости
распространения
поверхностных волн.
В каждый раздел учебной программы включены практические работы:
-
способы описания движения тел, относительность движения;
-
практические способы измерения сил, расчёт параметров движения тела
в поле тяготения Земли, измерение ускорения свободного падения тела;
-
сравнение работы силы с изменением кинетической энергии тела,
изучение закона сохранения импульса при соударении тел;
-
расчет периода колебаний маятников различного типа, изучение
свободных и вынужденных колебаний, исследование характеристики волн,
работа сотового телефона, передача аналогового сигнала, азбука Морзе;
-
расчет периода полураспада радиоактивных элементов.
Таким образом, в Типовую учебную программу обновленного
содержания в 9 классе включены 4 лабораторные работы и 12 практических
работ.
Учебная программа определяет вклад конкретного предмета в обучение
обучающегося как предмета самообучения и предмета межличностного
общения. Учебные планы позволяют реализовать принцип единства
образования и обучения на основе взаимосвязи и сплоченности
образовательных ценностей и результатов школы после завершения системы
конкретных целей обучения. Его уникальность заключается в том, что учебная
программа фокусируется не только на знаниях и навыках предмета, но и на
развитии широкого спектра навыков.
Разработанные цели обучения: широкий
спектр навыков, таких как функциональное и творческое использование
знаний,
критическое
мышление,
исследования,
использование
информационных и коммуникационных технологий, применение различных
подходов к коммуникации, групповая и индивидуальная работа, решение
проблем и принятие решений. основа для развития обучающегося. Широкие
навыки являются ключом к успеху как в школьном обучении, так и после
окончания учебы.
Учебная программа по предмету основана на спиральном принципе, а это
означает, что большинство учебных целей и тем пересматриваются в каждом
классе с постепенным усложнением материала (в течение учебного года и в
148
следующих классах). В таблице 8 представлено содержание программы,
разработанное по принципу спиральности.
Таблица 8. Пример базового содержания по принципу спиральности
7-
класс
8-
класс
9-
класс
длина тела, объем, измерение
температуры
и
времени,
измерение
результатов
с
учетом ошибок прибора
сбор, анализ и измерение
экспериментальных
данных и учет ошибок
объяснение результатов и
заключение
Определение размера малых
тел методом параллелизации
выявление
факторов,
влияющих на практику
проанализировать факторы,
влияющие
на
результат
эксперимента,
и
предоставить
пути
для
улучшения эксперимента
знать и соблюдать правила
безопасности
в
кабинете
физики
знать
и
соблюдать
правила безопасности в
кабинете физики
знать и соблюдать правила
безопасности в кабинете
физики
Характерной особенностью спиральной системы является то, что при
понимании материала обучающийся может непрерывно расширять и углублять
свои знания предмета, не оставляя основной проблемы. Он не имеет никаких
разрывов, типичных для сетевых и сгруппированных систем.
Из таблицы 2 видно, что цели подразделения «Физические измерения»
наращиваются от класса к классу. Например, в 7 классе обучающиеся изучают
длину тела, объем, измерение температуры и времени, измерение результатов с
учетом ошибок прибора, а в 8 классе изучают сбор, анализ и измерение
экспериментальных данных и учет ошибок, в 9 классе - объяснение результатов
и заключение.
Некоторые разделы составлены по принципу спиральности в следующей
системе.
Раздел
7
класс
8
класс
9
класс
Основы кинематика
Основы динамика
Законы сохранения
Основы молекулалярно- кинетической
теории
Учебная программа поможет повысить познавательную активность
обучающихся путем организации образовательной и проектной деятельности,
направленной на использование местных материалов (объектов, предприятий,
источников).
Особенности содержания учебной программы базируются на том, что
физика является экспериментальной наукой, влияющей на многие сферы
человеческой жизнедеятельности, и ее законы опираются на факты,
установленные при помощи исследований.
Исследовательская компетентность выступает одним из важнейших
критериев успешности в будущей профессии, поскольку исследование
149
проблемы, тестирование идей, предложение путей улучшения – это
универсальные операции для решения любого рода проблем.
Человек, владеющий исследовательской компетентностью может или
изменить проблемную ситуацию (сделать её не проблемной), или
приспособиться к ней. Так как каждый человек постоянно сталкивается с
разнообразными бытовыми, профессиональными и глобальными проблемами,
то владение приемами исследования очень актуально.
Главным смыслом исследования в сфере образования является то, что оно
является учебным. Это означает, что его главной целью является развитие
личности обучающегося, а не получение объективно нового результата, как в
науке. Цель исследовательской деятельности в образовании заключается в
приобретении обучающимся навыка исследования как универсального способа
освоения действительности, развитие способности к исследовательскому типу
мышления, активизация личностной позиции обучащегося в образовательном
процессе на основе приобретения субъективно новых знаний. Следовательно,
знания,
самостоятельно
получаемые
обучающимся
в
результате
исследовательской или проектно-поисковой деятельности, являются новыми не
для человеческой культуры, а для конкретного обучающегося, т.е. личностно
значимыми.
Каждый обучающийся получает возможность самостоятельно пройти по
исследовательскому пути и прийти к выводу того или иного физического
закона. В соответствии с возрастной спецификой на первый план у
обучающихся 7-9 классов выходят цели освоения коммуникативных навыков.
Исследовательскую деятельность целесообразно организовывать в групповых
формах. При этом не следует лишать возможности обучающегося выбора
индивидуальной формы работы.
Совершенствованию приобретенных исследовательских навыков
способствует спиральная структура построения программы с изучением
большинства тем два или более раз, с постепенным усложнением материала.
Основное содержание образования включает фундаментальные научные
идеи и факты, которые определяют основные ценности и достижения
национальной и мировой культуры, общее мировоззрение человека и
способствуют интеллектуальному и культурному развитию обучающегося,
формируют их социальную и функциональную грамотность. Основной контент
обеспечивает непрерывность общих уровней образования и академических
дисциплин, что позволяет обучающимся продолжать образование.
Учебная программа основана на теории практики, направленной на
применение основных знаний обучающихся на практике.
Преподавание предмета «Физика» в школе важно для подготовки к жизни
в современном технологическом мире. Обучающиеся должны обучаться в
процессе обучения, группировании, межличностных отношениях и
межличностных отношениях. Особое внимание следует уделить просвещению
человека, который хорошо осведомлен и конструктивен, способен думать не
150
только о создании и развитии идеи, предмета и навыков, но также и в контексте
важных социальных и личных задач[9].
Все вопросы, возникающие в процессе изучения предмета «Физика»,
способствуют успешному решению обучающихся, их знанию дисциплины и
базовых знаний предмета, а также развитию научного мышления. Научные
знания, основанные на изучении предмета «Физика», могут использоваться
обучающимися в будущем в различных областях человеческой деятельности.
Достижения в различных областях техники, медицины, сельского хозяйства,
промышленности и энергетики - яркий пример научной идеи и научного
прогресса. Например, для разработки научных проектов обучающимся 8-9-х
классов рекомендуется включить следующие цели обучения, которые они
могут применять в повседневной жизни:
-
оценивать влияние тепловых машин на экологическое состояние
окружающей среды;
-
приводить примеры производства электрической энергии в мире и в
Казахстане;
-
оценивать региональное и международное значение космодрома
Байконур;
-
описывать природу появления эха и способы его использования;
-
приводить примеры использования ультразвука и инфразвука в природе
и технике;
-
объяснять влияние развития физики и астрономии на формирование
мировоззрения человека;
-
оценивать преимущества и учитывать риски влияния новых технологий
на окружающую среду.
При изучении теоретического материала следует учитывать его
содержание, которое в первую очередь нацелено на демонстрацию роли
естественных наук в человеческом обществе, оценку достижений обучающихся
в науке с другой точки зрения и понимание экологических проблем,
возникающих в результате научно-технического прогресса.
Надо обращать внимание на использование математического аппарата в
формулировании и интерпретации физических законов. Одним из ясных
примеров математики в физике является использование функциональных
зависимостей и графиков функций между физическими величинами.
Обучающиеся учатся разным графам для обучения координатной плоскости.
Таким образом, обучающиеся получают знания, полученные из
математики, используя физические знания. Они могут использоваться для
измерения различных математических величин, количественной оценки чисел,
определения результатов физических экспериментов (при различных
измерениях).
Аналогично, у обучающихся есть идея иметь два переменных
уравнения и способы их решения, прямые и обратные связи и др. Они
осваивают функцию функции и узнают, как ее получить. Они изучают
противоположные функции, учатся строить графики. Понятно, как эти навыки
и математические знания необходимы для приобретения физики.
151
С помощью опытных учителей математики учителя физики могут
использовать методы, чтобы преуспеть в создании навыков и способностей
обучающихся.
Известно, что учебные предметы «Физика» и «Химия» дополняют друг
друга наукой. В конце концов, эти два явления рассматривают явления и
процессы в природе с их собственной точки зрения. Общие понятия физики и
химии включают понятие материи, массы, веса, энергии и закона энергии,
электричества, сохранения электрического поля и вращения и др. [5].
Важнейшие теоретические связи между физикой и химией: молекулярно-
кинетическая и электронная теория, теория атомной структуры и другие будут
отражены в исследовании.
Каждый раздел дисциплины заканчивается заключительными уроками,
когда обучающиеся узнают о теории и естествознании мира. Цель этих уроков -
показать масштаб теорий и их место в естественнонаучном образе
современного мира.
Содержание учебной программы помогает учителю формировать
практические навыки на основе физических законов и закономерностей
обучающихся.
Учебная программа фокусируется на человеческих отношениях с
природой, месте человека во вселенной и на планете, сущности жизни и
важности лабораторной и практической работы в области образования и
воспитания обучающихся. Учебная программа предлагает особое место в
творческих способах и формах работы, коллективной работе путем обсуждения
проблемных вопросов, выполнения творческих заданий творческого характера
и публикации практических заданий, которые направляют обучающихся к
собственному творчеству и интересным и уникальным задачам в группе.
Распределение часов в четверти по разделам и внутри разделов
варьируется в Типовой учебной программе по усмотрению учителя. Это
решение принимается на заседаниях методических объединений организаций
образования. При планировании необходимо учитывать часы на уроки
закрепления и повторения, проведение суммативного оценивания за раздел,
четверть и год. Самое главное, чтобы материал, указанный в одной четверти,
должен быть изучен именно в этой четверти.
152
Достарыңызбен бөлісу: |