Опыт использования экспериментальных задач на уроках физики

Опыт использования экспериментальных задач

на уроках физики

Малюшова Людмила Григорьевна

Учитель физики I категории

Для повышения качества знаний обучающихся по физике прекрасно служат экспериментальные задачи, решение которых находится опытным путем. Решение экспериментальных задач способствуют более глубокому пониманию сущности явлений, выработке умения строить гипотезу и проверять ее на практике, формировать умение оценивать погрешность измерений. Эти задачи дают возможность учащемуся проявить творческую самостоятельность, помогают ему осуществлять навык использования полученных знаний и приучают его при решении конкретных вопросов исходить из неразрывной связи теории с опытом. Вследствие этой связи весь ход решения задачи и его физический смысл приобретают особую ясность для обучающихся.

Показ даже большого количества опытов на уроках физики сам по себе еще не обеспечивает в нужной степени осуществления основных этапов процесса познания. И тем самым недостаточно способствует приобретению осознанных и активных знаний, т.е. таких знаний, которые могли бы быть самостоятельно использованы учениками для решения практических вопросов. Постановка экспериментальных задач показывает учащимся физические законы в действии, выявляет объективность законов природы.

Решение экспериментальных задач помогает учащимся глубже и полнее осмыслить и понять изученную закономерность, так как показывает ее в действии в совершенно конкретной обстановке, где каждые из величин, входящих в закономерность, выступает перед учениками вполне реально и в реально действующих взаимосвязях.

Решение экспериментальных задач помогает увидеть, что ученик недопонял или где ошибочно представляет материал. Причем задача может быть очень простой, но заставляющей учащихся выявить их внутреннее понимание вопроса, а не формальное знание его. Если предложить текстовую задачу или в виде рисунка, заменяющего вещественную установку, такого интереса и беспокойства за правильность решения не возникает.

При постановке любой экспериментальной задачи наблюдается повышенный интерес при ее решении в любом классе. Это отмечают все учителя, которые в своей практике обращаются к экспериментальным задачам. И этот интерес отнюдь не развлекательного характера, не отвлекающий учеников от содержания урока, а наоборот, направляющий их внимание в нужную сторону и обеспечивающий лучшее усвоение разбираемого на уроке материала.

Конкретные вещественные установки сосредотачивают внимание учащихся на поставленном вопросе вне зависимости от внешней эффектности самой установки или ожидаемого явления, а в силу своей непосредственной связи с жизнью, с природой.

Возможность использовать свои знания для предвидения реального события, рождает интерес к ней, даже если установка самая обычная.

Решение экспериментальных задач, конечно, дело несколько более сложное, чем решение текстовых задач, так как проверка решения практикой заставляет и многое учитывать, и быть очень внимательным к экспериментальной части задач и к вычислениям.

Уже в 7 классе учащимся пред­лагались для экспериментального решения, например, такие задачи:

1. Определить объемный вес сухого песка.

2. Определить объемный вес го­роха.

3. Определить средний вес одной свинцовой дробинки.

В 10 классе, учитывая знания и навыки, приобретенные учащимися в основной школе, ставились перед ними уже более сложные за­дачи, при решении которых школь­ники должны были проявить боль­шую активность и самостоятель­ность, найти собственные пути ре­шения.

Вот, например, какие задачи были предложены при повторении темы «Механические колебания и волны»:

1. Установить зависимость перио­да колебаний маятника от его дли­ны и выразить эту зависимость графически.

2. Исследовать зависимость ам­плитуды вынужденных колебаний
маятника от частоты вынужденных колебаний. Выразить эту зависимость графически.

Очень полезными являются экспе­риментальные задачи, составляемые самими учащимися. Научить этому можно таким приемом. Учитель ста­вит вопрос перед всем классом, на­пример такой: «Какими способами вы могли бы определить ускорение свободного падения?»

Предлагаются самые разнообраз­ные способы: непосредственным измерением пути и времени падения, применением наклонной плоскости, применением системы неравных гру­зов, переброшенных на нити через блок. Эти способы учитель предлагает проверить, решив соответствую­щую экспериментальную задачу во внеурочное время или при выполне­нии практикума.

Наибольшие возможности для ре­шения экспериментальных задач открываются при изучении материа­ла в старших классах.

Так, например, на уроке, посвя­щенном изучению электроемкости, учащимся были предложены такие задачи:

1. Определить максимальную электроемкость школьного конден­сатора переменной емкости.

2. Определить электроемкость лейденской банки.

3. Используя станиоль и стеклян­ную пластинку, изготовить конденсатор емкостью 400 см.

4. Определить электроемкость школьного раздвижного конденсатора при расстояниях между диска­ми 1 см, 10 см.

После изучения вопроса о со­противлении проводника, пред­лагаю учащимся задачи следующе­го содержания:

1. Определить, из какого материа­ла сделана обмотка школьного лабораторного реостата (6 ом, 2 а).

2. Вычислить сопротивление лам­пы по данным, имеющимся на ее
   цоколе, измерить сопротивление лампы омметром и сравнить полученный результат с предыдущим. Дать объяснение полученным ре­зультатам.

Естественно, что в процессе обу­чения школьникам предлагаются все более сложные задачи; решая их, учащиеся приближаются к экс­периментальному методу научного исследования.

При изучении уравнения Клапейрона-Менделеева, ученикам предлагаю, такую экспериментальную задачу: "Как, имея теплоприемник и жидкостный манометр, определить изменение температуры воздуха внутри теплоприемника?"

При решении этой задачи ученику приходится сначала осмыслить физическое явление или закономерность, выявить, какие данные ему нужны, продумать способы и возможности их определения, найти их и только на заключительном этапе уже вполне осмысленно подставить в формулу. Используется такое оборудование: водяной манометр с теплоприемником, барометр и термометр.

Решение задачи: если воздух в теплоприемнике каким-то образом будет прогрет и его температура изменится от Т⁰ до Т, то уровень воды в левом колене манометра поднимется и из уравнения Клапейрона-Менделеева вытекает соотношение:   (1)

где р⁰ -атмосферное давление; V⁰ -начальный объем воздуха в правой части установки (т.е. в правом колене трубки манометра и теплоприемника); S -площадь поперечного сечения трубки манометра

Очевидно, что V⁰ (это можно - доказать экспериментально), и соотношение (1) принимает вид:

Хорошо известно, что эффективность усвоения значительно увеличивается при использовании демонстраций. Исследования показали, что продемонстрировать ту или иную операцию с прибором эффективнее, чем рассказать о ней.

Тема "Газовые законы" позволит поставить экспериментальные задачи, связанные с определением атмосферного давления без барометра, температуры жидкости или газа без термометра, давления, без манометра, т.е. показать учащимся использование газовых законов для косвенных измерений, без специальных приборов, например: «Как можно использовать одноразовый шприц для проверки закона Бойля—Мариотта?» Здесь требуется переосмысление назначения шприца, использование принципа его действия для других, вовсе не медицинских целей.

Решение задачи: Если герметически закрыть отверстие в цилиндре шприца и изменять давление на воздух под поршнем, то объем воздуха будет изменяться в соответствии с законом Бойля—Мариотта. При этом объем можно измерять по делениям на корпусе шприца, а силу давления при помощи напольных весов.

Мои наблюдения, беседы, анкетирование учащихся, анализ их деятельности на уроках, анализ результатов выполнения экспериментальных задач, участие в олимпиадах выявило повышение интереса учащихся. Если раньше за урок ребята задавали 1-2 вопроса, то после уроков с использованием экспериментальных задач число вопросов резко возрастает, причём характер вопросов изменяется. Ребята стремятся проникнуть в сущность объекта изучения, с особым интересом подходят к выбору различных способов решения задач, в общем, класс становится активнее. Когда на уроке предлагаются экспериментальные задачи, в классе наступает оживление, учащиеся активнее работают.

Я убедилась в том, что в ре­зультате решения эксперименталь­ных задач, учащиеся стали более осознанно подхо­дить к решению любых физических задач. В любой из них они научи­лись улавливать экспериментальную сторону явлений. Кроме того, учащиеся стали более свободно и уверенно владеть различной изме­рительной аппаратурой, проводя опыты, реже обращаться к учите­лю, предпочитая выполнять работу самостоятельно и испытывая при этом законную гордость. При этом в старших классах даже можно бы­ло некоторые лабораторные работы предложить учащимся выполнить как экспериментальные задачи, указывалась только цель работы и вы­давалось соответствующее оборудо­вание, описание хода работы уча­щиеся составляли сами.

Вся проводимая работа по решению экспериментальных задач бы­ла подчинена главной цели — до­биться сознательного усвоения школьниками систематического кур­са физики с тем, чтобы полученные ими знания могли быть применены в жизни, в их будущей практиче­ской деятельности.