Работа педагога по использованию графиков

Кожевникова Галина Григорьевна

учитель физики

МАОУ «Кондратовская средняя школа»

Работа педагога по использованию графиков

при изучении физики в средней школе

В основе федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования лежит системно - деятельностный подход, который обеспечивает формирование готовности к саморазвитию и непрерывному образованию, активную учебно-познавательную деятельность обучающихся. Стандарт устанавливает требования к результатам освоения обучающимися основной образовательной программы основного общего образования: метапредметным, включающим освоенные обучающимися межпредметные понятия и универсальные учебные действия, способность их использования в учебной, познавательной и социальной практике [4].

Программа современной школы насыщена теоретическими положениями, введенными часто без всякой связи с другим учебным материалом. Использование в преподавании физики графиков, рисунков и чертежей способствует формированию связей учебного материала разных дисциплин школьного курса, помогает обучающимся в понимании основных фактов и закономерности физики. График является международным языком техники. 

Применение графического метода способствует укреплению связей физики с математикой, наполняет физическим содержанием абстрактные математические закономерности.

Опыт моей работы в школе показал, что использование графиков в учебном процессе способствует сознательному усвоению обучающимися учебного материала и повышения уровня их знаний, развитию мышления, умения анализировать, сравнивать, сопоставлять. Например, анализируя график зависимости пути от времени, можно сказать, что он позволяет определить: путь, пройденный за любой промежуток времени, скорость движения тела, скорость равномерного движения. Если рассматривать график зависимости скорости от времени, то он позволяет определить: характер движения (равномерное или неравномерное), численное значение, путь, пройденный телом за интересующий нас промежуток (как площадь прямоугольника, если движение равномерное и площадь трапеции если движение неравномерное).

В преподавании физики графический метод используется, начиная с 7-го класса как на уроках, так и при выполнении лабораторных и домашних заданий по физике. Графические задачи на уроках физики вызывают затруднения у большинства учащихся, хотя на уроках математики они с графиками уже встречались. На уроках физики графики имеют более практическое значение.

Совместное сотрудничество учителей физики и математики может помочь ученикам преодолеть трудности в решении графических задач и их прочтении.

Я проанализировала различные типы заданий по физике, содержащие графики и трудности, с которые сталкиваются обучающиеся.

Решение физической задачи состоит из трёх основных частей:

• краткая запись условия задачи

• анализ и решение

• ответ

Графики используются на всех этапах, при решении как расчетных, так и качественных задач.

Рис.1 Рис.2

Наиболее часто встречаются графики линейных функций (Рис.2), в том числе и прямой пропорциональной зависимости, графики тригонометрических функций. Встречаются графики, которые содержат несколько участков, соответствующие различным особенностям физического процесса. Разнообразие величин, отложенных по осям, вызывает у обучающихся затруднение в обозначении величин, так как на уроках математики они изучают только оси абсцисс и ординат.

Рис.3

Графики встречаются как при решении задач  по механике (кинематика (Рис.2)), динамика, законы сохранения, механические колебания и волны (Рис.3)), так и в задачах на тепловые явления (изменение агрегатных состояний вещества (Рис.1), молекулярная физика и термодинамика в 10 классе). А также в задачах по электричеству и электромагнетизму (в 10–11 классах), в квантовой физике (фотоэффект в 11 классе).

Работе с графиками предполагает:

• решение задач графическим способом, который включает построение графиков

• работа с предложенными графиками

• графическое отображение результатов измерений при выполнении лабораторных и практических работ

Все задачи, которые решаются графически, можно разделить на несколько способов решения:  

- графическое решение уравнений (ответ даётся точками пересечения кривых)   - графическое интегрирование (ответ даётся величиной площади фигуры, ограниченной кривой, ординатами крайних точек и осью абсцисс). - графическое усреднение (определение среднего значения некоторой физической величины, изменяющейся в определённых пределах

- графическая оценка (определение условий, при которых наблюдается наибольшее или наименьшее физическое действие).

Эти способы решения графиков часто встречаются в лабораторных работах в заданиях основного государственного экзамена. В заданиях единого государственного экзамена используются уже готовые графики .

Например: уравнения движения двух тел имеют следующий вид: и . Найти место и время их встречи графическим и аналитическим способами.

Первая трудность – буквенные обозначения. На уроках математики  обучающиеся усвоили, что независимая переменная величина обозначается x,  а зависимая, функция,  – y. На этом этапе теряется межпредметная связь. У обучающихся формируется мнение, что на уроках математики свои обозначения осей, а на уроках физики – свои.  А если уравнение имеет вид  и надо построить график зависимости  скорости от времени движения. В этом случае обучающиеся не узнают квадратичную зависимость .

Очень много заданий, которые содержат уже готовые графики. Они используются в разнообразных нестандартных ситуациях и умение правильного математического прочтение графика, без которого невозможно правильное его физическое чтение является одним из обязательных условий для выполнения таких заданий.  Анализ готовых графиков открывает широкие методические возможности обучения.

Наличие графика даёт возможность наглядно представить зависимость физических величин, возможность узнать, как быстро увеличивается или уменьшается численное значение одной физической величины в зависимости от изменения другой, когда он достигает наибольшего или наименьшего значения. В Приложении 1 [3] представлены задания из экзаменационных материалов. 

С помощью графика можно описать, как протекает тот или иной физический процесс, наглядно изобразить наиболее его существенные стороны, обратить внимание обучающихся на то, что является наиболее важным в изучаемом явлении. Прототипы заданий представлены в Приложении 1 [3].

Задания, содержащие графики бывают очень разнообразны. Но их можно объединить по типам, соответствующим разным видам мыслительной деятельности.

• Получение исходных данных, необходимых для решения задач  и для ответа на поставленный вопрос

• Нахождение по значению известной величины значение неизвестной

• Нахождение значения величины, производной от отложенных по осям величин

• Сравнение физических величин

• Установление соответствия между величинами

• Объяснение особенностей протекания физического процесса, для которого построен график

• Выявление сходства и различия свойств изучаемых тел,  веществ и процессов

• Составление задач

Возможными причинами затруднений  при выполнении графических заданий являются:

- использование в графических заданиях непривычных буквенных

обозначений,

- использование графиков в непривычных, с точки зрения математики, ситуациях,

-нестандартные физические задания,

-необходимость одновременного применения знаний по физике и математики,

-использование нескольких графиков, построенных в одной координатной сетке,

-использование графиков, содержащих несколько участков.

Учитывая все трудности, которые испытывают обучающиеся в работе с графиками, необходимо:

• использовать домашние практические задания, включая построение графиков, начиная с 7-го класса.,

• включать построение графиков в привычных математических и физических обозначениях,

• использовать готовые графики, для демонстрации различных физических закономерностей и при выполнении лабораторных работ,

• использовать задания, содержащие графики,

• осуществлять межпредметную связь .

Графическое представление физического процесса делает его более наглядным и облегчает понимание рассматриваемого явления, способствует развитию интуиции, абстрактного мышления, умения сравнивать и анализировать, применять более рациональный способ решения задач.

Систематически работая над этой темой, я добилась неплохих результатов по итогам внутренних административных диагностических работ по физике. У обучающихся практически не было проблем при решении задач графическим методом, а также при установлении закономерностей между физическими величинами.

Контрольно-измерительные материалы итоговой аттестации за курс основной школы и единого государственного экзамена содержат много графических заданий по разным темам, и поэтому вопрос об использовании графиков становится очень актуальным, так как любую задачу по физике можно решить аналитическим и графическим методами. Иногда графическим методом задачи решаются намного проще.

Используя графики при изучении физики, результаты сдачи экзаменов составляют 100%. Результаты сдачи экзаменов представлены в Приложении 2.

Например, Жильцов Максим 9 класс набрал 100 баллов при сдаче основного государственного экзамена в 2019 году, Шестаков Дмитрий 9 класс набрал 67 баллов при сдаче основного государственного экзамена в 2018 году, Пухов Николай 9 класс набрал 98 баллов при сдаче основного государственного экзамена в 2015 году.

Анализ контрольных работ показал, что обучающиеся справляются с решением физических задач как графическим способом, так и с использованием физических формул. Результаты контрольных работ по физике представлены в Приложении 2.

Графический способ играет большую роль в преподавании физики. Графический способ представления информации очень наглядный и емкий по содержанию, он дает возможность лучше усвоить излагаемый материала. Его наглядность дает возможность обучающимся устанавливать закономерность тех или иных физических явлений, делать выводы и подводить их под закон. Графическое представление информации дает возможность моделирования физических явлений. Поэтому в курсе физики работе с графиками уделяется определенное внимание.

Литература и интернет - источники

1. Марон А.Е. «Физика. Дидактические материалы» 7-9 классы

2. Монастырский Л.М. «Подготовка к ЕГЭ-2013»

3.Образовательный портал для подготовки к экзаменам [Электронный ресурс]. – Режим доступа:https://sdamgia.ru/, свободный (можно регистрироваться).

4. Федеральный государственный образовательный стандарт педагога – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.menobr.ru/article/, свободный.

5