Электив "Оптика в быту и жизни"

Программа элективного курса «Оптика в жизни и в быту»10-й класс

Шепелева Ольга Ивановна, учитель физики

Разделы: Физика

Оптика играет в жизни современного человека очень важную роль. Уже невозможно представить себе жизнь без этой отрасти физической науки. И на земле, и в космическом пространстве работают приборы и устройства различного назначения, создание которых было бы невозможно без знания основ оптики. Эти устройства делают нашу жизнь удобнее и проще, позволяют исследовать окружающий мир и получать совершенно новую информацию, способствуют дальнейшему развитию науки и техники.

Методы исследования, применяемые в данной области физики, являются очень точными и уже довольно длительное время используются для изучения широкого круга явлений окружающего нас мира, благодаря чему оптика служит “локомотивом” для развития многих теорий. Так, толчком к развитию квантовой физики и теории относительности в значительной мере послужили именно оптические исследования.

Элективный курс «Оптика в жизни и в быту» расширяет тему «Геометрическая оптика» школьного курса физики и ориентирован на удовлетворение познавательных интересов старших школьников, развития их интеллектуальных способностей. Курс рассчитан на 34 часа, предлагается учащимся 10-х классов физико-математического профиля.

Цель курса: научить использовать законы и принципы геометрической оптики на практике (при решении задач, выполнении лабораторных работ и практических заданий)

Планируемые образовательные результаты учащихся:

•          Воспроизводят основные понятия и законы геометрической оптики (законы отражения, преломления света).

•          Решают расчетные, комбинированные, и качественные задачи, а так же олимпиадные задачи на применение законов геометрической оптики.

•          Выдвигают гипотезы. Проводят экспериментальные исследования, интерпретируют результаты исследований.

•          Отбирают необходимые для проведения эксперимента приборы, делают выводы. Демонстрируют знание принципов работы оптических систем, формирующих изображение, световодов, способов получения голографических изображений и фотографий в технике Фризлайт. Описывают механизм возникновения оптических иллюзий.

•          Собирают модели перископа, калейдоскопа и объясняют принципы их работы

Способы оценки планируемых результатов:

В качестве основной формы оценки результатов работы учащихся предлагаю ввести общую аттестационную оценку - “зачтено”/ “не зачтено” выставляется учителем по результатам итоговой зачетной работы.

Примеры зачетной работы для итоговой оценки достижения планируемых результатов.

Планируемый результат:  ставить эксперименты по исследованию физических явлений без использования прямых измерений: при этом формулировать проблему/задачу учебного эксперимента; собирать установку из предложенного оборудования; описывать ход опыта и формулировать выводы.

Умения, характеризующие достижение планируемого результата:

1)         Формулировать проблему/задачу учебного эксперимента

2)         Выбирать оборудование в соответствии с целью исследования. 

3)         Собирать установку из имеющегося оборудования.

4)         Описывать ход исследования.

5)         Делать вывод по результатам исследования.

Критерием достижения планируемого результата считается самостоятельное выполнение при проведении исследования п. 2, 3, 5.

Основания для отбора содержания образования:

При отборе содержания образования курса учитывалось содержание материала по оптике, представленное в различных учебно-методических комплексах, содержащихся в Федеральном перечне учебников и рекомендованных к использованию учащимися, изучающими физику на углублённом уровне. Отобранный таким образом материал сравнивался с содержанием примерных программ по физике для углублённого уровня.

Представленный курс включает в себя введение и два раздела: “Геометрическая оптика” и “ Элементы фотометрии ”. В каждом разделе содержится теоретический материал и материал прикладного характера, а так же список возможных демонстраций и лабораторных работ.

Для достижения цели курса предполагается использование различных форм организации занятий. Во время лекций излагается теоретический материал, при этом преимущественно используется информационно-иллюстративный метод, когда учащимся разными средствами сообщается готовая информация, а они ее воспринимают, осознают и фиксируют в памяти, и элементы метода проблемного обучения. Перед учащимися ставится проблема, формулируется познавательная задача, а затем, раскрывается система доказательств, сравнивая точки зрения, различные подходы, показывается способ решения поставленной задачи. В качестве содокладчиков могут выступать учащиеся. В этом случае они воспроизводят отдельные элементы содержания курса, демонстрируют понимание основных законов и принципов.

Во время практических занятий учащиеся выполняют лабораторные работы (как с помощью приборов, так и с помощью компьютерных моделей), решают задачи, обсуждают устройство и принципы действия различных оптических приборов, демонстрируют изготовленные самостоятельно физические приборы и модели, выступают с докладами и сообщениями по теме. Основные методы обучения в этом случае – исследовательский (метод, в котором после анализа материала, постановки проблем и задач и краткого инструктажа учащиеся самостоятельно изучают литературу, ведут наблюдения и измерения и выполняют другие действия поискового характера) и частично-поисковый (когда активный поиск решения познавательных задач организуется либо под руководством педагога, либо на основе эвристических программ и указаний).

Большая роль отводится самостоятельной работе учащихся при решении задач, подготовке докладов и презентаций, выполнении лабораторных работ и создании моделей оптических приборов. В ходе самостоятельной работы ученики сами осознают характер выполняемой работы, сами определяют и находят способы преодоления возникающих трудностей, в целом сами организуют свою деятельность, что способствует достижению цели курса. Роль учителя во время практических занятий сводится только к консультированию учащихся.

Характеристика ресурсов

Образовательные ресурсы:

Информационные:

1.                  Астрономия/ Авт.-сост. М.Я. Цофин.- Мн.: Харвест . 1998 –(Библиотека школьника).- 704 с.

2.                  Баканина Л. П. и др. Сборник задач по физике: Учеб. пособие для углубл. изуч. физики в 10-11 кл. М.: Просвещение 8.       Бендриков Г., Буховцев Б. «Сборник задач по физике» М., Айрис-пресс,1997. – 399 с.

3.                  Вишнякова Е.А., Макаров В.А. «Отличник ЕГЭ. Решение сложных задач». М. Интелект-центр 6 , 2010. - 368 с.

4.                  Гельфгат И.М., Генденштейн Л.Э., «Решение ключевых задач по физике для профильной школы» М. Илекса,2008. – 188 с.

5.                  Гулиа Н.В. Удивительная физика./ Гулиа Н.В. (О чем умолчали учебники) - М.: ЭНАС, 2010 г. - 416 с.

6.                  Кессельман В.С. Удивительная история физики./ Кессельман В.С. (О чем умолчали учебники). – М.: Энас-книга, 2013 г. - 376 с.

7.                  Кирик Л.А., Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. Методические материалы для учителя. Под редакцией В.А. Орлова. М.: Илекса, 2009. – 373 с.

8.                  Е.С. Объедков, О.А. Поваляев. Физическая микролаборатория/ Е.С. Объедков, О.А. Поваляев.- М.: Просвещение, 2010 г. - 121 с.

9.                  Пособие для учителя. Углублённое изучение физики в 10-11 классах. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И. М.: Просвещение , 2002 . – 126 с.

10.              Физика. 10 класс (углублённый уровень). Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Эвенчик Э.Е. и др. (под ред. Пинского А.А., Кабардина О.Ф.) М.: Просвещение, 2011 – 433 с.

11.              С.А. Ходыкин «Физика для самостоятельной подготовки в вузы» ч 1. и ч 2., Волгоград, Издательство «Учитель»,1997. – 180 с.

12.              Чертов А.Г., Воробьев А.А. «Задачник по физике», М., Физматлит, 2001. - 640 с.

Интернет-ресурсы:

1.                  Диск “Открытая физика” Версия 2.6, часть II / С.М. Козел, В.А. Орлов, А.Ф. Кавтрев, В.И. Зинковский, Н.Н. Гомулина . под ред. С.М. Козела

2.                  Официальный сайт музея оптики г. Санкт-Петербурга. - Санкт-Петербург, 2009-2014.- Режим доступа: http://optimus.ifmo.ru/ru (дата обращения 03.03.2015)

3.                  Режим доступа к программе: http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/content.html#.VCB3o3C0uIX (дата обращения 03.03.2015)

4.                  К. Чайников. Музей оптики СПБУ ИТМО./ К. Чайников, видеоматериалы - Санкт-Петербург, 2009 г.- Режим доступа: http://www.youtube.com/watch?v=Q8m0vjba8qg (дата обращения 03.03.2015)

Материальные ресурсы:

1.                  Доступ к сети Интернет.

2.                  Наличие комп. диска “Открытая физика” 2.6, Часть 2.

3.                  Наличие наборов лабораторного и демонстрационного оборудования серии “L- микро”: комплекты “Оптика” и комплекта “Оптика демонстрационная”

Организационные ресурсы:

1.                  Рекомендуется проводить занятия через час после окончания основных уроков у учащихся с целью обеспечения возможности отдыха для учащихся.

2.                  Занятия необходимо проводить в специализированном кабинете, где имеется возможность безопасного подключения электрических цепей к сети.

3.                  Выход в сеть Интернет. (Особенно во время заключительного занятия)

Содержание образовательной программы

Тематическое планирование

Программа курса включает в себя следующие разделы:

1. Введение – (2 часа). История развития учения о свете с древнейших времен до наших дней. (Идеи Пифагора, Платона, И. Ньютона, Х. Гюйгенса, Р. Гука, Т. Юнга, Ж. Френеля, Дж. К. Максвелла, М. Планка). Методы определения скорости света.

Демонстрации: Компьютерная модель опыта Майкельсона по измерению скорости света (“Открытая физика”)

2. Геометрическая оптика – (16 часов) Что такое световой пучок. Дифракция. Отражение, полное отражение, использование явления полного отражения в технике. Волоконные световоды и их применение. Сферическое зеркало и его применение. Построение изображений в сферическом зеркале.

Тонкая линза, ее фокусное расстояние, формула тонкой линзы, недостатки линз. Оптическая система двух линз. Оптические приборы, формирующие изображение: лупа, фотоаппарат, микроскоп, телескоп. Разрешающая способность оптических приборов. Немного из истории оптической астрономии.

Как мы смотрим на мир? ( Цветовая чувствительность глаза. Разрешающая способность глаза. Оптическая система глаза человека, бинокулярное зрение, стереоскопическое зрение, дефекты зрения и их коррекция, оптические иллюзии).

Демонстрации

•          Компьютерная модель “Сферическое зеркало”, “Микроскоп”, “Зрительная труба Кеплера”,  “Глаз как оптический инструмент”, “Система из двух линз”. (“Открытая физика”)

•          Полное внутреннее отражение, модель световода.

•          Зрительные иллюзии.

Лабораторные работы:

•          “Изучение рассеянного и зеркального отражений”.

•          “Определение оптической силы системы линз (собирающей и рассеивающей)”

•          “Определение спектральных границ чувствительности человеческого глаза”

3.Элементы фотометрии - (12 часов). Фотометрические величины. Фотоаппарат. Фризлайт -  искусство рисования светом, одно из направлений современной фотографии. Проектор. Спектроскоп.

Лабораторная работа «Изучение моделей оптических приборов»

Видеоуроки создания фотографий в технике Фризлайт.

Экспериментальное задание: изготовление калейдоскопа, модели перископа, изготовление простейшего фотоснимка в технике Фризлайт.

4. Обобщающее занятие – (4 часа). Демонстрация зачетной работы. Виртуальная экскурсия по музею оптики г. Санкт-Петербурга. Границы применимости геометрической оптики.

Учебно-тематическое планирование

Тема	Количество часов				Формы контроля
	Всего	Аудиторных	Внеаудиторных	В т.ч. на практическую деятельность
Введение	2	2			Оценка выступления учащихся
Геометрическая оптика	16	7	9	9	Оценка выполнения лабораторных работ, решения задач, оценка за презентацию изготовленных моделей опт. приборов
Элементы фотометрии	12	4	8	8	Оценка выполнения лабораторных работ, решения задач, выступлений с докладами и сообщениями
Обобщающее занятие	4	1	3	3	Оценка участия в дискуссии. Демонстрация зачетной работы
Итого:	34	14	20	20

Литература

1.         В.А. Алешкевич. Н.С. Пурышева. Программа элективного курса “Оптика” // Программы элективных курсов. Физика. 9-11 классы. Профильное обучение / сост. В.А. Коровин. - М.: Дрофа, 2009, 127 с.

2.         Астрономия/ Авт.-сост. М.Я. Цофин.- Мн.: Харвест. 1998 –(Библиотека школьника).- 704 с.

3.         Варламов С.Д., Зильберман А.Р., Зинковский В.И. Экспериментальные задачи на уроках физики и физических олимпиадах./ Варламов С.Д.- М.: МЦНМО, 2009. - 184 с.

4.         Горлова Л.А. Сборник комбинированных задач по физике: 10- 11 классы./ Горлова В.А. - М.: ВАКО2011. - 128 с.

5.         Гулиа Н.В. Удивительная физика./ Гулиа Н.В. (О чем умолчали учебники) - М.: ЭНАС, 2010 г. - 416 с.

6.         В. С. Данюшенков, О.В. Коршунова. Программа по физике для 10-11 классов общеобразовательных учреждений (Базовый и профильный уровни)// Программы общеобразовательных учреждений. Физика 10-11 классы/ Саенко П.Г., Данюшенков В.С., Коршунова О.В. - М.: Просвещение, 2010 г. - 160 с.

7.         ЕГЭ – 2015. Физика: тематические и типовые экзаменационные варианты: 32 варианта / под ред. М.Ю. Демидовой.- М.: Издательство “Национальное образование”, 2015 (ЕГЭ – 2015. ФИПИ – школе) 272 с.

8.         В.А. Касьянов. Физика 11 класс. Профильный уровень/ Касьянов В.А - М.: Дрофа, 8-е изд., дораб. - М.: 2011 г. - 448 с.

9.         Кессельман В.С. Удивительная история физики./ Кессельман В.С. (О чем умолчали учебники). - М.: Энас-книга, 2013 г. - 376 с.

10.       С.М. Козел, В.А. Орлов, А.Ф. Кавтрев, В.И. Зинковский, Н.Н. Гомулина “Открытая физика” Версия 2.6, часть II: Электродинамика, Электромагнитные колебания и волны, Оптика, Основы специальной теории относительности, Квантовая физика, Физика атома и атомного ядра. / под редакцией профессора МФТИ С.М. Козела.- Компьютерная программа.- ООО “Физикон”, 2009.- 2 эл. опт. диска  (CD- ROM).

13.       Е.С. Объедков, О.А. Поваляев. Физическая микролаборатория/ Е.С. Объедков, О.А. Поваляев. - М.: Просвещение. 2010 г. - 121 с.

14.       Официальный сайт музея оптики г. Санкт-Петербурга. [Электронный ресурс] - Санкт-Петербург, 2009-2015. - Режим доступа: http://optimus.ifmo.ru/(дата обращения 03.03.2015)

15.       Пальченков Р., Долгополоа А. Freezelight [Электронный ресурс]: официальный сайт арт-проекта Freezelight.ru .- Москва 2008-2015 – Режим доступа: http://www.freezelight.ru (дата обращения 03.03.2015)

16.       Тарасов Л.В. Физика в природе: Книга для учащихся./ Тарасов Л.В. - М.: Просвещение,1988. – 352 с.

17.       Физика. 10 класс (углублённый уровень). Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Эвенчик Э.Е. и др. (под ред. Пинского А.А., Кабардина О.Ф.) М.: Просвещение, 2011 – 433 с.

18.       К. Чайников. Музей оптики СПБУ ИТМО./ К. Чайников, видеоматериалы - Санкт-Петербург, 2009 г. - Режим доступа: http://www.youtube.com/watch?v=Q8m0vjba8qg (дата обращения 03.03.2015)

19.       Чертов А.Г., Воробьев А.А. «Задачник по физике», М., Физматлит , 2001. - 640 с.

20.       Экскурсия по прикладной голографии в музее Оптики. (Видеоматериалы). Режим доступа: http://www.youtube.com/watch?v=KUxYUjNArK0 (дата обращения 03.03.2015)