Моделирование задач блока С "Световые кванты" с использованием метода "графических образов"

В настоящее время в российском образовании система познания целостности мира разбита на предметы. Каждый предмет несет набор различных знаний – «пазлов». Т. е. изначально целостное восприятие мира ребенком, в школе дробится на циклы, далее на предметы, предметы на темы, разделы, главы, параграфы, пункты и подпункты и т. д. Ребенок теряется в этом мире «пазлов» и не может собрать целую картину, не может вернуться к видению целого. Ученик видит песчинку, изучает ее, и не видит, где она находится, и забывает для чего все это. Со временем происходит отрыв – учебный материал для оценки, оценка для школы и родителей, перемена для себя. Для того, чтобы ликвидировать этот разрыв и приходит на помощь технология графических образов, разработанная и апробированная в Ростовской школе-гимназии № 14 кандидатом педагогических наук Атаманской М. С.

Основополагающая идея, лежащая в основе технологии графических образов – идея целостности. Само название «графический образ» имеет ассоциации «знак», «символ», «образ». То есть «графический образ есть обобщенное представление, некая модель изучаемой ситуации, в которой реально функционирует образно-логическая связь» [1]. Суть его заключается в том, что ученик сначала работает над созданием графического образа, исследуя и изучая при этом всю информацию, которую будет нести этот образ (символ), а потом, встречая образ повторно воспринимает лежащую в его основе информацию целиком, без необходимости словесного толкования или описания. То есть ученик работает с обобщенным образом объекта.

Применительно к решению задач, метод графических образов предполагает создание учеником смысловой опоры для понимания условия задачи в форме, удобной знаковой модели. В процессе создания графических образов в воображении ученика устанавливается отношение подобия между разными реальностями, конструируется новая целостность своего понимания. Таблица [1] раскрывает основные этапы работы над конкретной задачей.

В данной работе я предлагаю ознакомиться с примерами работы над задачами с использованием технологии графических образов.

Задача 1. Работа выхода электронов из вольфрама составляет 4,5эВ. Фотокатод из вольфрама освещается светом, длина волны которого равна 258 нм. Вычислите минимальную скорость фотоэлектронов.

Реконструкция условия текстовой задачи по методике.

1 этап. Изучение сути процесса (явления) и представление понимания в графических образах.

Речь идет об электронах, которые под действием света покидают поверхность вольфрама.

2 этап. Создание модели задачной ситуации в «удобной» для ученика системе координатиными словами определяем физический смысл задачи.

Падающий свет излучает квантами (порциями). Энергия такой порции hидет на совершение работы, которую нужно проделать для извлечения электрона из металла и на сообщение ему кинетической энергии.

3 этап. Осознание последовательности происходящих процессов в условиях преобразования «удобной» модели или создание научной модели.

Согласно уравнениям Эйнштейна для фотоэффекта h + Е, или h = А_вых +

4этап. Построение математической модели.

Минимальная кинетическая энергия фотоэлектронов = h – А_вых.

, m=2 (),. Подставляя числовые значения в формулу получим значение минимальной скорости 3,23м/с.

Задача 2. Красная граница фотоэффекта для материала катода равна 5,6Гц. Задерживающая разность потенциалов между анодом и катодом составляет 0,5В. При какой длине волны падающего света наблюдается фотоэффект?

Реконструкция условия текстовой задачи по методике.

1 этап. Изучение сути процесса (явления) и представление понимания в графических образах.
Наблюдается фотоэффект h + Е,

2 этап. Создание модели задачной ситуации в «удобной» для ученика системе координатиными словами определяем физический смысл задачи.

На этом этапе можно задать вопросы : «При каком условии наблюдается фотоэффект? Что такое красная граница фотоэффекта?» А_вых = h

3 этап. Осознание последовательности происходящих процессов в условиях преобразования «удобной» модели или создание научной модели.
Поскольку между анодом и катодом приложено задерживающее напряжение Uз, для того, чтобы достигнуть анода, фотоэлектроны должны совершить работу против сил электростатического поля, равную eUз. Следовательно, фототок будет отличен от нуля, только если кинетическая энергия электронов, покидающих фотокатод, будет не меньше величины eUз:
По условию задачи мы должны определить значение максимальной длины волны падающего света, при которой фототок еще наблюдается. Максимальной длине волны падающего света соответствует минимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, поэтому условию задачи соответствует знак равенства Е = eUз.

4 этап. Построение математической модели.

Подставим А_вых= h и Е=eUз в уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и вычислим:

h+h;
=

Подставляя числовые значения в формулу, получим значение длины световой волны 440нм.
Решение задач по этой методике позволяет учащимся хорошо разобраться с решением сложных задач, а так же развивает гипотетическое мышление и образное воображение ребенка.

Литература:

1. Атаманская М. С. Изобрази задачу! Творческий подход к решению физических задач на основе графических образов.– Ростов н/Д.: РО ИПК и ПРО, 2008.
2. Прояненкова Л.А., Одинцова Н. И. ЕГЭ Физика. Методическое пособие для подготовки. – М.: «Экзамен», 2006.