Технология формирования представлений учащихся основной школы о современной измерительной технике

Разделы: Физика


Весь комплекс знаний, умений и навыков который приобретают учащиеся и обладателем которого они становятся в результате обучения, обусловлен в первую очередь потребностями общественной практики в данный исторический момент.

Большой качественный скачок в измерительной технике связан с бурным развитием новых средств сбора измерительной информации и её переработки. Переход от аналоговых представлений измеряемых величин к цифровым позволяет всё более широко использовать для обработки результатов измерения современные вычислительные средства.

Высокая точность и быстродействие, объективность получения результатов измерения, удобство в работе, высокая степень автоматизации процесса измерения и обработки результатов делают цифровые измерительные приборы (ЦИП) незаменимыми в проведении многих научных исследований и контроля производственных процессов. Благодаря этим качествам ЦИП являются одним из наиболее перспективных средств получения количественной информации об окружающем нас материальном мире

В настоящее время существует множество ЦИП, предназначенных для измерения электрических и неэлектрических величин.

Сегодня мы часто встречаемся с современной измерительной техникой на улице, в магазине, метро, больнице и дома. Учащиеся видят, что в магазинах практически не осталось аналоговых весов, в место них используются цифровые весы; на улице всё чаще и чаще в место привычных циферблатов часов они встречают только цифровое табло; ртутные термометры заменяются цифровыми, артериальное давление измеряют цифровым тонометром и т.д. Всё это не может оставить их равнодушными не интересоваться такими изменениями.

Использование ЦИП в домашних условиях требует от пользователя специальных умений и знаний о назначении, устройстве, принципе действия и методах работы с ЦИП.

Формирование таких знаний и умений целесообразно начинать ещё в школьном возрасте на уроках физики. Основы физических знаний, измерительных навыков, в том числе и умений самостоятельно приобретать знания при выполнении эксперимента закладывается на первой ступени обучения физике. От того, на сколько экспериментальные навыки прочны, гибки, в определённой степени зависит успех дальнейшего обучения в старших классах.Однако, для этого, необходимо не только иметь в школе приборы с различным принципом действия, но и учебные и методические пособия для формирования и контроля теоретических и практических знаний учащихся об измерениях и измерительных приборах.

Если аналоговые измерительные приборы в школе ещё имеются, то вот с цифровыми измерительными приборами дело обстоит намного хуже, приобретение таких приборов требует достаточно больших финансовых средств, не смотря на то, что эти приборы включены в список необходимого оборудования для централизованного оснащения школьных кабинетов физики.

Анализ программ и учебно-методических пособий для основной школы, которые рекомендованы Департаментом общего среднего образования и Министерством образования Российской Федерации показывает, что во всех учебно-методических комплектах реализуется одинаковое содержание. Оно определятся обязательным минимумом содержания основных образовательных программ по физике. Всё это позволяет определить ряд тем, в которых можно организовать учебный процесс таким образом, что бы ни изменять тематического планирования, которое сделал учитель, а только эпизодически включать материал о современной измерительной технике. В основной школе элементы для включения в учебный процесс могут быть следующими:

  • рассказ учителя о многообразии измерительной техники;
  • демонстрация современных (цифровых) измерительных приборов;
  • рассказ учителя или учеников о применении ЦИП в быту, производстве, сферах услуг и т.д.;
  • проведение измерений ЦИП при проведении демонстраций;
  • определение плана проведения измерения ЦИП (правил работы с ЦИП);
  • проведение измерения учащимися по ранее определённой структуре и т. д.

Как показывает практика, включение такого содержания активизирует учащихся, оживляет учебный процесс, повышает мотивацию и интерес к предмету. Те ребята, которые интересуются техникой, впервые узнав о существовании многофункциональных приборов, целенаправленно приобретают их для работы. Затем, приносят в класс и производят ими измерения, рассказывают о них.

Проанализировав план проведения измерения аналоговым измерительным прибором, который можно отыскать во многих методических пособиях, мы с ребятами, попытались составить аналогичный план проведения измерения цифровым измерительным прибором, а потом, определив общие пункты плана и отличия, составили алгоритм проведения измерения измерительным прибором.

 

План проведения измерения аналоговым прибором:

  1. Определить, какую величину необходимо измерить.
  2. Выбрать прибор для её измерения.
  3. Определить возможности выбранного прибора, пределы его измерения.
  4. Найти цену деления шкалы.
  5. Правильно установить прибор (или подключить его).
  6. Снять показания прибора.
  7. Записать результаты измерения с указанием погрешности измерения

 

 

 

 

План проведения измерения цифровым измерительным прибором:

  1. Определить, какую величину необходимо измерить и предел измерения.
  2. Выбрать прибор для её измерения.
  3. Прочитать инструкцию и определить величину погрешности измерения на выбираемом пределе измерения (если это возможно), если нет, то считать погрешность измерения равной величине последнего разряда (числа), показываемого на цифровом табло прибора.
  4. Установить пределы измерения, если это необходимо.
  5. Подключить провода, если это необходимо.
  6. Правильно подключить или установить прибор для измерения.
  7. Записать результаты измерения с цифрового табло с указанием погрешности измерения.

 

Из всего многообразия учебников по физике для основной школы только в одном из них (учебники под редакцией А. А. Пинского и В. Г. Разумовского “Физика и астрономия” или “Физика”, в зависимости от года издания) авторами предпринята попытка, рассмотреть на доступном для учащихся уровне устройство и принцип действия аналоговых электроизмерительных приборов магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем.

Цифровым измерительным приборам в этом учебнике, который был издан после 2003 года и приведён в соответствие с требованиями проекта федерального компонента государственного стандарта, посвящён раздел “Домашние опыты с мультиметром”, которого не было ранее. Учащимся, имеющим дома такой прибор, предлагается выполнить девять опытов. В учебнике представлен рисунок мультиметра М890G, но нет его описания и рекомендаций по процедуре измерения этим прибором. Нет никакой информации о классификации измерительных приборов, так же не достаточно широко рассматриваются области применения измерительной техники.

Однако в книгах, входящих в учебно-методический комплект по данному курсу, предлагается как альтернатива самодельному мультиметру, состоящему из зеркального гальванометра и мультиметра (авометра) АВО-63 приобрести мультиметр с цифровой индикацией. Ни описания устройства, ни принципа действия таких измерительных приборов в данных пособиях не рассматривается. Даются только сравнительные характеристики трёх, по мнению авторов, наиболее доступных по цене мультиметров.

В тетради для лабораторных работ для 8-го класса в приложении 4. “Возможности предсказания заморозка”, рассказывается ещё об одном цифровом приборе – гигрометре. На рисунке представлен его внешний вид, в описании даны размеры и масса прибора, рассказывается об устройстве и правилах измерения температуры в различных пределах.

При всём этом, ни о какой системе формирования представлений учащихся о многообразии современной измерительной техники и речи быть не может.

Поэтому разработку технологии формирования представлений учащихся основной школы о современных измерительных приборах, считаю актуальной.

Также в учебниках и методических пособиях, неполно раскрыт вопрос о научных методах исследования природы (наблюдении, измерении, эксперименте). Даётся определение только измерению, а о существовании обобщённых планов научных методов ничего не говориться.

Для того чтобы сформировать представления учащихся основной школы о современной измерительной технике необходимо проводить целенаправленную и планомерную работу.

Материал по включению новых вопросов излагается в двух колонках. В первой колонке “Что даёт учебник” анализируется содержание параграфа учебника. Во второй колонке “Что нужно добавить” содержатся рекомендации для учителя по изучению материала о современных измерительных приборах.

Распределение изучаемого материала о современных измерительных приборах для каждого учебного курса основной школы в отдельности рассмотрено в приложении 1.

Существует несколько способов описания педагогических технологий, остановимся на способе предлагаемом Г. К. Селевко.

 

Классификационные параметры:

  • По уровню применения: частнопредметная.
  • По философской основе: диалектико–материалистическая, сциентизм.
  • По основному фактору развития: социогенная.
  • По концепции усвоения: ассоциотивно-рефлекторная с деятельностным подходом.
  • По ориентации на личностные структуры: информационная и прикладная.
  • По характеру содержания: обучающая с элементами воспитательной, светская, общеобразовательная.
  • По организационным формам: классно-урочная, индивидуально-групповая, дифференцированная.
  • По подходу к ребёнку: педагогика сотрудничества.
  • По преобладающему методу: объяснительно-иллюстративная с элементами проблемно - поисковой и творческой деятельности.
  • По категории обучаемых: массовая школьная технология.

Целевые ориентации:

    • Формирование ЗУН.
    • Связь с жизнью и производством.
    • Адаптация в окружающем пространстве.

 

Концептуальные положения:

  • Жизнь как главное наглядное пособие.
  • Опора на личный опыт ученика.
  • Воспитание у ученика элементов культуры измерений.

Особенности содержания

Особенностью технологии “Формирования представлений учащихся о современных измерительных приборах в основной школе” является то, что знакомство учеников с современными измерительными приборами начинается с первых уроков в 7-ом классе. Сначала визуально, а затем они включаются в активную деятельность с применением современных измерительных приборов. По мере накопления знаний, умений и навыков, в течение всего времени изучения предмета – физика в основной школе ученики изучают, где и для чего применяется такая техника, как она устроена и каковы принципы её работы. Изучение этих вопросов ведётся постепенно, по мере знакомства с учебным материалом, предусмотренным программой и учебником (тем который выбрал учитель, рекомендованный Министерством образования и науки РФ) параллельно с аналоговыми приборами изучаются и цифровые. Такой подход не требует дополнительных затрат учебного времени, но зато знакомит учеников с многообразием существующей на сегодняшний день измерительной техники, с которой они всё чаще и чаще встречаются в повседневной жизни. Принцип действия современных измерительных приборов основывается на физических законах, процессах и явлениях, некоторые из которых школьники изучают в основной школе. По мере их усвоения ученики способны разобраться и с принципами работы современных измерительных приборов.

Ещё одной особенностью данной технологии является то, что использовать её, можно реализуя при обучении любой учебно-методический комплект для основной школы, и даже с минимальным набором цифровой измерительной техники.

О том, что такие знания востребованы, можно судить по результатам опросов учеников и учителей. В опросе приняли участие 42 учителя г. Новосибирска и Новосибирской области (участники областной педагогической конференции). Из них:

  • имеют у себя дома цифровые измерительные приборы – 69 %;
  • используют цифровые измерительные приборы в своей работе – 48 %;
  • считают целесообразным изучение цифровых измерительных приборов в школе - 76 %;
  • включают в учебный процесс вопросы, связанные с изучением ЦИП - 41 %.

Включение в учебный процесс вопросов об основах работы современных измерительных приборов затрудняется многими факторами. На первое место учителя ставят тот факт, что таких приборов нет в наличии или их очень мало (65 % опрошенных), затем ссылаются, что нет в литературе информации о таких приборах, чтобы можно было самим разобраться с основами их работы (17 %), ещё указывают на нехватку учебного времени (13 %), а оставшиеся вообще затруднились ответить на этот вопрос (49 %). Можно сделать вывод, что 49 % учителей не задумывались о необходимости изучения современных измерительных приборов в школе. Наглядно распределение трудностей включения в учебный процесс изучения основ работы современных измерительных приборов можно представить на диаграмме.

 

Опрос 84 учеников показал, что 94 % учащихся видели цифровые измерительные приборы, а 87 % учеников имеют у себя дома и пользовались цифровыми измерительными приборами.

Школьный физический эксперимент при различной структуре урока может служить как источником знаний, так и критерием истинности изучаемой теории.

Реализация принципа политехнизма в обучении физике позволяет расширить представления учащихся о практической направленности изучаемых ими законов и явлений. Знакомит их с многообразием измерительной техники, физическими процессами, заложенными в принцип её работы и правилами работы с современной измерительной техникой.

Необходимость усовершенствования практической части действующей программы явилась следствием выявленного несоответствия уровня экспериментально-практической подготовки выпускников основной школы требованиям их готовности к дальнейшей производственной деятельности или обучению в ВУЗе.

Содержание большинства учебников для основной школы за последние десятилетия не претерпело никаких изменений, связанных с научно - техническим прогрессом, поэтому учащиеся не получают сведений об успехах современной науки и техники.