Внедрение программы «Задачи интегрированного содержания» в систему дополнительного обучения учащихся

Статья

о внедрении программы «Задачи интегрированного содержания» в систему дополнительного обучения учащихся

Е.И. Черданцева,

г. Кемерово, Кемеровская обл.

Введение

В последние годы проблема модернизации курса физики в общеобразовательных учреждениях довольно широко обсуждается в методической литературе. Актуальность этой проблемы очевидна. Действительно, она обусловлена современным уровнем развития науки. Во-первых, прогрессом наук о природе, появлением фундаментальных теорий (теории относительности, квантовой теории, молекулярной наследственности и др.). Во-вторых, идет процесс взаимопроникновения научных знаний, сближение научных проблем физики, химии, биологии, техники. Тем самым науки объединяются, образуя межнаучные комплексы (человек и космос, человек и природа, наука и производство и т. д.).

Физика, как известно, «поставляет» для научно-технического прогресса основополагающие идеи, теории, методы, результаты исследований и т.п. Ее большая роль в успехах смежных наук и техники неоспорима. Именно поэтому все отрасли современной науки тесно связаны между собой. Соответственно и школьные учебные предметы не могут быть изолированы друг от друга. Из-за ограниченности времени на уроке и довольно большого объема теоретического материала по той или иной теме, я предлагаю рассматривать смежные задачи на дополнительных уроках или на групповых занятиях по физике. Применяя такой метод, у учеников наблюдается:

• повышение научного уровня знания;

• развитие логического мышления;

• повышение интереса к предмету;

• развитие творческих способностей;

• навыки решения задач технического уровня;

• понимание физических принципов действия машин, механизмов, аппаратов, оборудования и т. п.;

• формирование целостной системы знаний.

Одной из основных задач обучения и воспитания в общеобразовательной школе является подготовка подрастающего поколения к активному участию трудовой деятельности, помочь правильно выбрать профессию. Так при решении задач технического уровня, проявляется интерес к таким профессиям как инженер, радио-электронщик, металлург и др.

Основная часть

Разработанная мной программа рассчитана на 10–11 классы, т. к. в общеобразовательной системе изучение предмета физики осуществляется по концентрической системе. Весь материал, который изучался в 7-9-х классах, повторяется с элементами углубленного и более подробного изучения тем. По каждому разделу физики, на дополнительных занятиях рассматриваются задачи из различных отраслей промышленности Кузбасса.

Программа для 10-11класса:

1. Механика

1. Кинематика

2. Динамика

1. Молекулярная физика

1. Молекулярно-кинетическая теория

2. Термодинамика

1. Электродинамика

1. Электростатика

2. Постоянный электрический ток

3. Магнетизм

1. Электромагнитное излучение

2. Физика высоких энергий

На подборку задач, включенных в данную программу, повлияли следующие факторы:

1. не все задачи, приведенные в учебнике Касьянова В. А. «Физика-10; 11», по которому ведется преподавание в нашей школе, решаемы для учеников. Причина – необходимость использования дополнительной литературы, отсутствующей в школьной библиотеке. Например, на стр. 236 приводится задача по теории вероятности, формул для решения которой в учебнике не приводится.

2. В Кузбассе широко развиты такие отрасли промышленности как химическая, пищевая и сельскохозяйственная. И, конечно, угольная промышленность – ведущая отрасль хозяйства области. Кузбасс – единственный бассейн в мире, где добыча угля ведется всеми известными способами. Именно поэтому в каждый раздел физики мной были включены задачи, связанные с угольной промышленностью, например, раздел «Физика в шахтерских касках».

3. Решать задачи, связанные непосредственно с реальной жизнью человека, не только полезнее, но и всегда интереснее, чем с абстрактной, надуманной ситуацией.

Из всего вышесказанного проиллюстрирую ряд задач, входящих в разработанную мной программу.

В главе Механика раздел кинематики рассматриваются задачи, в которых используются данные из различных отраслей промышленности:

• угольной: «Из шахты поднимают лебедкой. Первые две секунды груз движется без начальной скорости с ускорением 0,5 м/с², следующие 11 с – равномерно, последние 2 с – равнозамедленно, с ускорением 0,5 м/с². Какова глубина шахты?»;

• химической: «Почему угарный газ быстрее проникает в организм, чем кислород? Во сколько раз скорость его проникновения больше, чем скорость проникновения кислорода?»;

• сельскохозяйственной: «Мимо совхоза прошел трактор, двигаясь с постоянной скоростью 9 км/ч. Спустя 2 мин, из совхоза отправился в том же направлении второй трактор, который достигнув через 25 с скорости 18 км/ч, стал двигаться равномерно. Через сколько времени и на каком расстоянии от совхоза второй трактор догонит первый?»

Большое разнообразие задач для всех областей промышленности приходится на раздел «Динамика», т. к. на всех предприятиях используются механические устройства. Примеры таких задач:

• «Найти силу давления шахтеров на дно клети в начале спуска в шахту, когда ускорение равно 0,2 м/с². Чему равна сила давления при замедлении спуска клети, если ускорение 0,3 м/с². В клетке находятся 25 шахтеров, вес каждого взять по 800 Н.»;

• «Гусеничный трактор Т-75, трогаясь с места, тянет санный поезд из двух саней. Сила тяги, развиваемая трактором, равна 20 кН. Масса трактора 5660 кг, масса каждых саней 1500 кг. Найти ускорение, развиваемое трактором, и силу натяжения канатов, связывающих трактор с санями, а также сани между собой, если коэффициент трения санных полозьев о снег 0,05»;

! Во многих задачах присутствуют неизвестные термины, связанные с угольной промышленностью. Поэтому к задачам прилагается словарь шахтерских терминов. Учащиеся не только осваивают навыки решения такого типа задач, но и пополняют свои знания в терминологии. Особенно это важно для учащихся, планирующих продолжать обучение в технических учреждениях.

В главе Молекулярная физика затрагиваются задачи не только практического характера, но и теоретического:

• «В чем заключается одно из преимуществ газонаполненной лампы накаливания перед лампой пустой?»;

• «Каким обязательным физическим свойством должен обладать слой антикоррозийного покрытия?»;

• «В ветеринарной терапии некоторые лекарственные вещества применяются в виде аэрозолей. Вычислите среднюю квадратичную скорость частичек аэрозоля диаметром 10^-6 см и плотностью 1,5 10^-3 кг/куб при 27⁰С».

В этом же разделе немаловажная роль отводится решению задач с биофизическим, медицинским и физико-химическим содержанием:

• «Для лечения хронического заболевания сустава на бедро коровы накладывается озокеритовая аппликация, масса озокерита в которой 6,5 кг, температура 75⁰С. Какое количество теплоты отдаст озокерит при остывании до температуры тела коровы (37⁰С), если считать, что благодаря наружной теплоизоляции 80% теплового потока направлено к телу коровы?»;

• «Ионы водорода, которые получаются в слюне вследствие диссоциации кислот, вытесняют из молекулы апатита ионы кальция, в результате чего эмаль зубов растворяется:

. Расставьте коэффициенты, используя закон сохранения заряда».

Решение задач на электродинамику в основном решаются на нахождение: силы тока в двигателе комбайна, мощности шахтерского фонарика, сопротивления обмотки электродвигателя и т. п.

• «Для подъема угля из шахты используется двигатель мощностью 3150 кВт с числом оборотов в минуту 1500. Каков расход энергии, идущей на подъем угля из шахты за 24 часа работы двигателя при напряжении 6000 В? Оценить стоимость электроэнергии, если 1 кВт стоит 60 рублей»;

• «Почему греет электрическая лампочка шахтерских индивидуальных светильников? За период средняя величина переменного тока сети равна нулю. По закону Джоуля-Ленца, величина теплоты, выделенной за период, тоже должна быть равна нулю. Однако практика это опровергает. Как разрешить это противоречие?».

В раздел «Электромагнитные излучения» помимо прочего были включены задачи на «Фотометрию», которые были в старых учебниках (например, «Физика - 10» Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б. – 1987), но, к сожалению, отсутствуют в учебнике Касьянова В. А. Кроме того, в этом разделе рассматриваются задачи по «Волновой оптике», «Геометрической оптике» и др.

• «При выращивании рассады ранней капусты выбирается площадка квадратной формы со стороной 1,3 м. Лампа силой света 400 кд подвешена над центром площадки на высоте 2,2 м. Определить максимальную и минимальную освещенность площадки»;

• «Объяснить народную примету: «Если предзакатная заря и солнце во время заката красное, то ожидается плохая погода». Почему?»;

• «Опытные шоферы оценивают давление воздуха в шине колеса автомашины (например, БелАЗа) по звуку, получаемому от удара о шины металлическим предметом. Как зависит звук, издаваемый шиной, от давления воздуха в ней?».

При подборе заданий по «Физике высоких энергий» мной использовались в основном данные из биологии, химии и медицины. Например,

• «В настоящее время известен 21 радиоактивный изотоп йода с периодом полураспада от двух секунд до 1,6 ∙ 19⁷ лет. Почему же наиболее широко в медицине используется изотоп ¹³¹I с периодом полураспада 8,1 суток?»;

• «Согласно точным опытам С.Я. Вавилова, глаз человека адаптирован в темноте, способен уловить и зарегистрировать от 5 до 14 квантов света в секунду. Вычислите величину энергии этих порогов чувствительности для света с длиной волны 6000 ангстрем».

Кроме того, некоторые задачи, включенные в различные разделы программы, связаны с повседневной жизнью учащихся:

• «Определить, на сколько Ом рассчитана электрическая печка «Тайга» и другие электрические приборы, находящиеся в вашей квартире»;

• «Определить давление, которое производит на пол холодильник. Для решения задачи воспользуйтесь «Техническим паспортом».

Результаты

Данная программа апробирована в 2017-2018 гг. на 10-11 классах. Об окончательном результате работы по ней можно говорить только в 2019 году, после выпуска и трудоустройства 11-ых классов. Но уже сейчас работа по программе привела к следующему:

• среди занимающихся по программе учащихся возник интерес к физике как предмету, о чем можно судить по посещаемости дополнительных уроков, выполнению домашнего задания;

• повысился уровень знаний учащихся. Так, например, четверо учащихся, занимающихся по данной программе, участвовало в школьной олимпиаде, двое – в районной, и один – в городской, в которой занял первое место среди учащихся общеобразовательных учреждений.

• многим учащимся дополнительные занятия помогли в выборе будущей профессии.

8