Реализация компонентов деятельностного подхода в преподавании физики: проблемно-поисковый подход

Разделы: Физика

Проблемно-поисковый подход к обучению, по мнению профессора А. С. Сиденко, – это такой подход, при котором ученик в процессе учебы поставлен в условия необходимости совершить субъективное открытые факта, закона, явления, закономерности или освоить новый способ познания, т. е. механизм приобретения новых знаний о реальной действительности.

Модель организации учебного процесса основана на принципе проблемности. Проблема может быть связана с содержанием учебного материала или способом его развертывания. Проблемная ситуация возникает у ученика тогда, когда он не знает с чем столкнулся, или как объяснить что-то (явление, факт), как действовать. С помощью известных ему знаний или ранее изученных способов действия ученик достичь цели не может.

Проблемная ситуация побуждает искать его новые знаний или новые способы действия.

Проблемная ситуация содержит три главных компонента:

  • потребность в новом знании или способе действия;
  • неизвестное знание, которое нужно добыть или усвоить;
  • известные знания и сформированные умения, полученные в ходе предшествующей учебы, на которые можно опереться.

Проблемная ситуация должна содержать либо затруднение, либо противоречие, не имеющее однозначного решения, либо быть связана с особым психологическим состоянием, приводящим к возникновению познавательной потребности.

Проблемную ситуацию завершают вопросом, задачей, заданием, призывом к поиску.

Проиллюстрируем создание проблемной ситуации на примере урока изучения нового материала.

КОНСПЕКТ УРОКА ПО ФИЗИКЕ В 11 КЛАССЕ

ТЕМА: “Полное внутреннее отражение света”.

Цели урока:

Образовательные: ввести понятие полное отражение света; вывести закон полного внутреннего отражения света; вырабатывать самостоятельное мышление по применению знаний на практике.

Развивающие: вырабатывать умение мыслить, анализировать, делать выводы, применять теоретические знания для решения задач; подчеркнуть взаимосвязь с другими науками: биологией, историей, литературой.

Воспитательные: развитие культуры общения и культуры ответа на вопросы, развитие культуры умственного труда; повышение познавательной активности.

  • Оборудование, оформление и техническое оснащение урока:
    •
  • на доске записан план урока;
  • стенд “Полное отражение света”;
  • к уроку подготовлена презентация по теме урока (приложение 1);
  • подготовлен тест, выполненный в программе Excel (приложение 2);
  • демонстрация опытов с оптической скамьей,
  • выставка книг по теме урока;
  • ПК с ОС не ниже Windows 9X с мультимедийным проектором; компьютерный класс с локальной сетью; программы Power Point и Excel.

Опережающее задание: используя дополнительную литературу, подготовить короткие сообщения, доклады, предложенные учителем (по выбору учащихся).

Место урока и объём:

1 час – урок изучения нового материала с постановкой проблемной задачи.

План урока (записан на доске):

  1. Значение явления полного внутреннего отражения света;
  2. Закон полного отражения света; условия выполнения закона;
  3. Наблюдение явления полного отражения света в природе;
  4. Практическое применение закона полного внутреннего отражения света.

Ход урока:

I. Организация начала урока (психологический настрой учащихся).

II. Постановка учебных целей урока.

Вопросы классу:

  1. Какой раздел физики мы изучаем? (Оптика; геометрическая оптика);
  2. С какими явлениями мы познакомились? (Явление отражение света, явление преломления света);
  3. В чем суть явления отражения света? (Явление отражения света – изменение направления луча при попадании на границу раздела двух сред. При этом часть света, а иногда и весь свет, возвращается в первую среду. Это явление помогает воспринимать окружающие предметы);
  4. Сформулируйте закон отражения света (Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; sin ? = sin ?);
  5. В чем суть явления преломления света, какое значение имеет это явление? (Явление преломления света – изменение направления луча при переходе через границу раздела двух прозрачных сред. Оно всегда сопровождается явлением отражения света. Явление преломления света известно из жизненного опыта: его следствием является кажущееся изменение размеров, формы и расположения предметов.);
  6. Сформулируйте закон преломления света (Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред; ).

Сегодня на уроке мы снова вернемся к опытам, в которых наблюдали преломление света. Только теперь исследуем явления, наблюдаемые при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду.

Предлагаю решить проблемную задачу: начертить дальнейший ход лучей, падающих в точки А и В от источника S, находящегося на дне сосуда, в который налита вода.

Рис. 1

Решение задачи выполняет ученик у доски, остальные учащиеся - в тетрадях.

для точки А:

для точки В:

Обсуждение полученных результатов: может ли sin > 1 ? Значит это новое для нас явление, с которым мы должны познакомиться – явление полного отражения света.

Слайд 1.Учащиеся записывают тему урока в тетради.

Используя план, записанный на доске, учащиеся формулируют цели урока и записывают их в тетради.

Рекомендации учителя по оформлению записей в тетради: можно разбить страницу на две колонки; в одной записывать основные пункты плана, а в другой – ответы на них.

III. Мотивация запоминания и длительности сохранения в памяти.

Слайд 2. Явление полного отражения света – это явление изменения направления луча при переходе через границу раздела двух прозрачных сред назад обратно в первую среду. Явление полного отражения света играет важную роль в науке и имеет большое практическое значение в жизни, технике:

  • поворотные и оборачивающие призмы применяют в перископах, биноклях, киноаппаратах, а также часто вместо зеркал;
  • ювелирное дело;
  • передача света и изображения осуществляется по пучкам прозрачных длинных волокон - световодов;
  • если мы пытаемся из-под воды взглянуть на то, что находится в воздухе, то при определенном значении угла, под которым мы смотрим, можно увидеть отраженное от поверхности воды дно; это важно учитывать для того, чтобы не потерять ориентировку;
  • полным внутренним отражением объясняется и явление миража.

IV. Первичное закрепление под руководством учителя посредством сопоставления и частичных выводов.

Учащимся предлагается сформулировать определение для полного отражения света и сравнить определения для явлений света: чем они похожи и чем отличаются; сделать вывод.

V. Изучение явления “Полного внутреннего отражения света”

1. Исследование явления полного отражения света.

Опытным путем с оптической скамьей исследуется явление, которое наблюдается при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду.

Учитель показывает опыт, результаты обсуждаются и затем чертежи выполняют три ученика на доске, остальные учащиеся – в тетрадях.

Осветитель поместим в нижней части диска. Кроме падающего луча, в стекле существует и отраженный луч. Его след можно заметить на матовой поверхности полуцилиндра. Отражение луча происходит в соответствии с законом отражения света.

n - показатель преломления стекла относительно воздуха, то 1/n – показатель преломления воздуха относительно стекла; n2 – среда воздух.

рис. 2

Перемещая осветитель, увеличиваем угол падения. Одновременно будут увеличиваться и угол отражения, равный углу падения, и угол преломления. При этом угол преломления больше угла падения.

sin = n· sin

n > 1, sin > sin

>

Переходя в оптически менее плотную среду, луч отклоняется от перпендикуляра в сторону границы двух сред. Учащиеся также замечают, что с увеличением угла падения яркость (энергия отраженного пучка) растет, а преломленного падает.

Угол падения становится таким, что преломленный пучок света идет вдоль границы раздела сред. max - 900 и соответствует 0.

рис. 3

Что произойдет, если увеличим угол падения? (Происходит полное отражение света от границы оптически более плотной среды, когда >= 0).

рис. 4

2. Слайд 3. Математический вывод закона полного отражения делает ученик на доске.

    n2 = 1 – среда воздух

    = 900; sin = 1; 0 - предельный угол полного отражения

3. Условия выполнения законно внутреннего отражения света

  • вторая среда является оптически менее плотной, чем первая среда;

4. Наблюдение явления полного отражения света в природе

  • опыт: нальем в стакан воду и поднимем его несколько выше уровня глаз. Поверхность воды при рассматривании ее снизу сквозь стенку кажется блестящей, словно посеребренной вследствие полного отражения света;
  • слайд 4: тела, состоящие из крупинок или пленок прозрачных веществ, обладают плохой прозрачностью. Снег кажется нам белым и непрозрачным, хотя он состоит из скопления кристалликов льда;
  • пузырьки воздуха в воде или стекле, алмаз, капли росы, бриллианты кажутся блестящими. Максимальное сверкание, например, округлого бриллианта достигается при соблюдении точно рассчитанных пропорций граней павильона, обеспечивающих полное внутреннее отражение света. Входящий луч света должен полностью дважды отразиться от тыловых граней на противоположных сторонах камня и выйти из коронки, создавая максимальное сверкание.
  • опыт: если посмотрим через одну граней призмы, то другая кажется нам зеркальной;
  • опыт: на стеклянную пробирку нанесен слой сажи, опускаем эту пробирку с сажей в сосуд с водой. Что наблюдаем? Как можно объяснить? Около слоя сажи образуется воздушная прослойка, свет идет из воды в воздух;
  • слайд 5: полным внутренним отражением объясняется и явление миража. Мираж - появление в атмосфере одного или нескольких мнимых изображений отдаленных объектов – прямых или перевернутых, вытянутых или сплющенных или вообще искаженных. Возникают из-за полного внутреннего отражения света в атмосфере при необычном распределении плотности воздуха по вертикали.

5. Слайды 6,7. Практическое применение явления полного отражения света; выступают учащиеся с докладами (приложение 3)

Так почему же ценится алмаз? (показатель преломления для алмаза 2, 42; поэтому уже при малых углах можем наблюдать явление полного отражения света).

Слайд 8. Установить соответствие (самостоятельная работа с самопроверкой).

Слайд 9. Продолжить дальнейший ход луча света через призму (самостоятельная работа с самопроверкой)

VI. Обобщение изучаемого на уроке и введение его с систему ранее усвоенных знаний и умений.

VII. Контроль за результатами учебной деятельности, осуществляемой учителем и учащимися, оценка знаний.

Учащимся предлагается тест и дальнейшая самооценка ЗУН, полученных на уроке, если требуется, коррекция ответов (приложение 2).

VIII. Домашнее задание

Параграф 62, вопросы после параграфа; приведите примеры явлений полного отражения света, не рассмотренные в классе.

IX. Подведение итогов урока.

Литература:

  1. Учебник под редакцией Я. Г. Мякишева “Физика 11 класс”, Москва: “Просвещение””, 2003 г.;
  2. О. Ф. Кабардин “Физика”, справочные материалы, Москва: “Просвещение”, 1991 г.;
  3. Н. Н. Тулькибаева “Физика, тестовые задания для подготовки к единому государственному экзамену 10-11 классы”, Москва: “Просвещение”, 2004 г.;
  4. Э. М. Браверман “Вечера по физике в средней школе”, Москва: “Просвещение, 1969 г.;
  5. О. Ф. Кабардин “Внеурочная работа по физике”, Москва: “Просвещение”, 1983 г.;
  6. Н. М. Шахмаев, В. Ф. Шилов “Физический эксперимент в средней школе: оптика”, Москва: “Просвещение”, 1989 г.;
  7. Электронное программное обеспечение “Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия”, 2003 г.;
  8. Электронное программное обеспечение “1C:Школа. Физика, 7-11 классы, библиотека электронных наглядных пособий”, под редакцией Н. К. Ханнакова, 2004 г.

Видеозапись