Формированию компетентности "Выбор способов решения задач в профессиональной деятельности применительно к различным контекстам" у студентов ССУЗ на уроках физики

Формированию компетентности "Выбор способов решения задач в профессиональной деятельности применительно к различным контекстам" у студентов ССУЗ на уроках физики.

         В соответствии с требованиями  новых образовательных стандартов, весь смысл образования сегодня  состоит в том,  что у обучаемых необходимо развивать способности  самостоятельного решения проблем в разных видах деятельности. Таким образом, результатом общего физического образования обучающихся в условиях компетентностного подхода является освоение универсальной системы деятельности, направленной на формирование ценностно-смысловых, общекультурных, информационных, коммуникативных компетенций и компетенций личностного самосовершенствования.

Данные требования определяют ряд общеобразовательных компетенций, одной из которых является компетенция «выбирать способы решения задач профессиональной деятельности» (ОК-1), применительно к различным контекстам. Внутренний контекст задач представляет собой индивидуально-психологические особенности, знания и опыт человека; внешний – предметные,

пространственно-временные и иные характеристики ситуации, в которых он действует. Физические задачи, будут относиться  к контекстным, если их содержание будет связано с профессиональными потребностями студентов, с техникой и производством.

           Студенты, поступившие в колледж, имеют только некоторые представления о своей будущей профессии. Для более успешного решения названной проблемы рекомендуется применять качественные задачи профессионального содержания по физике. С учётом указанной компетенции (ОК-1) целесообразно использовать такие способы решения задач как графический, экспериментальный или метод построения логических рассуждений. Рассмотрим несколько вариантов качественных задач по разделу «Механика» для студентов группы «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта». Следует отметить,что данная специальность  вошла в список ТОП 50. При решении качественных задач нужно придерживаться следующего алгоритма:

•        Внимательно прочитать задачу;

•        Изучить условие задачи;

•        Составить план решения, если есть необходимость, то сделать рисунок;

•        Проанализировать полученный ответ с точки зрения возможности его использования в профессиональной ситуации.

Примеры решения качественных задач с профессиональным содержанием:

         В правилах дорожного движения говорится, что водитель обязан при движении на автомобиле, оборудованном ремнями безопасности, быть пристегнутым и не перевозить пассажиров, не пристегнутых ремнями. Сообщив это студентам, формулируем следующую задачу:

1.     Для какой цели сидения автомобиля снабжают ремнями безопасности и подголовниками?

Студенты отвечают, что в данном случае это необходимо для обеспечения безопасности людей. Действительно, при столкновении автомобиля, движущегося с большой скоростью, с каким-либо препятствием водитель и пассажиры вследствие движения их по инерции могут удариться о лобовое стекло автомобиля; но если они пристегнуты, то это не произойдет.

Если же в задний бампер автомобиля ударяет другое транспортное средство, движущееся с большой скоростью, то головы водителя и пассажира резко откидываются назад, что ведет к перелому шейных позвонков. В автомобиле, снабженном подголовниками, этого не случится.

2.     Почему при больших скоростях автомобиль иногда «заносит» на поворотах?

Из условия задачи студенты уясняют, что траектория движения автомобиля на повороте – дуга, которая является частью окружности.  Студенты  знают, что для движения тела по окружности необходимо действие на него силы, направленной по радиусу к центру окружности. Эта сила сообщает телу центростремительное ускорение. Величину силы можно найти, воспользовавшись 2-м законом Ньютона. Вместе со студентами можно выяснить, какие силы обеспечивают движение тела по окружности. Они отвечают: сила трения, сила тяжести, сила упругости, а также их равнодействующая.

Дополнительный вопрос: какие меры безопасности позволяют водителю предотвратить  «занос»  автомобиля при повороте?

Студентам предлагается проанализировать формулу F=mv²/R из которой видно, что для конкретного автомобиля и определенного радиуса поворота масса автомобиля и радиус окружности есть величины постоянные, а скорость- величина изменяющаяся. Студены приходят к выводу о необходимости снижения скорости движения автомобиля перед поворотом.

3.     На каких свойствах жидкостей основана работа масляных амортизаторов?

Зная основные свойства жидкостей (текучесть, несжимаемость), студенты могут заметить, что эти свойства используются в амортизаторах. После выяснения основных свойств жидкости, проявляющихся при работе амортизатора, преподаватель может задать несколько дополнительных вопросов: для чего применяется амортизатор в автомобиле? Студенты выясняют, что при движении автомобиля по неровной дороге происходят колебания кузова и колес. Для уменьшения возникающих колебаний и служит амортизатор, в котором происходит превращение механической энергии во внутреннюю энергию жидкости.

За счет чего происходит гашение колебаний в амортизаторе? Гашение колебаний происходит за счет внутреннего трения, возникающего в жидкости при ее перетекании из одной полости амортизатора в другую.

Что может произойти с движущимся автомобилем при выходе их строя амортизатора? При выходе амортизатора из строя нарушается контакт колеса с дорогой., что может привести к боковому заносу автомобиля и увеличению длины тормозного пути.

4.     Почему зимой сливается вода из радиатора и блока цилиндров автомобиля?

Студенты, зная особенности свойств воды при изменении температуры, обычно легко отвечают на этот вопрос. Вода имеет наименьший объем при температуре 4^оС, а при понижении температуры объем воды увеличивается, т.к. увеличивается расстояние между молекулами. Именно свойство воды расширяться при замерзании может привести к разрушению радиатора и блока цилиндров. Чтобы это предотвратить, водителям необходимо зимой сливать из них воду.

5.     Почему в тумане луч дальнего света фар автомобиля не в состоянии освещать дорогу?

Эти вопросы рассматриваются после изучения темы «Геометрическая оптика»

Это происходит потому, что световые лучи отражаются от капелек тумана и перед автомобилем возникает молочно-белая пелена, которая ухудшает видимость. Дополнительный вопрос: можно ли улучшить видимость на дороге при движении автомобиля в тумане (дождь, пургу) или нет?  Да, можно, но автомобиль необходимо оборудовать противотуманными фарами. С помощью этих фар водитель может  получить пучок света с четко выраженной светотеневой границей.  Световой  пучок будет узкий в вертикальной плоскости и широкий в горизонтальной.

6.     Зачем водители при встрече машин переключают свет фар с дальнего на ближний?

Для того, чтобы не ослеплять друг друга и таким образом предупредить аварийную ситуацию. Дополнительный вопрос: Почему же ослепление водителей может привести к аварийной обстановке на дороге? Явление ослепления связано с особенностями человеческого зрения. Глаз человека – очень чувствительный орган, но он медленно приспосабливается к изменению яркости. Адаптация зрачка глаза происходит за некоторый промежуток времени, и при быстром переходе со света на темноту или наоборот, водитель практически ничего не видит. Вот почему ослепление так опасно.                                          

Экспериментальные задачи, имитирующие научно познавательную деятельность человека, требуют от учащихся умений целостно моделировать и реализовать процесс научно-исследовательской деятельности в области физики, направленный на изучение физических явлений и законов, описанных условием задачи, и в ходе реального эксперимента строить физическую модель. Общим алгоритмом решения экспериментальных задачи по физике является следующая:                                                                                                                               1. Анализ физического явления, описанного в задаче: выделение физических объектов, о которых идет речь в задаче, определение качественных характеристик этих объектов, рассмотрение физических процессов, в которых они участвуют;

2. Выдвижение и обоснование гипотезы;

3. Определение цели эксперимента;

4. Построение теоретической модели эксперимента: расчет и проектирование экспериментальной установки, определение количественных связей и соотношений между различными физическими величинами, посредством физических законов; выполнение чертежа (схемы, рисунка) с обозначением всех данных и искомых величин;

5. Реализация эксперимента и экспериментальная проверка гипотезы, математическое (графическое) описание данных эксперимента;

6. Арифметический расчет физических величин и теоретическое обоснование экспериментальных данных;

7. Оценка физических величин и  физических явлений. Решение контекстной задачи требует добавления в этот алгоритм еще одного этапа;

8. Контекстная рефлексия процесса и результата решения задачи.

Примеры экспериментальных задач, которые я предлагаю выполнить на разных этапах уроке.

1. Рассчитайте коэффициент трения подошв обуви о некоторые поверхности;

2. Найдите мощность, развиваемую человеком при ходьбе и/или беге;

3. Определите массу человека динамическим  способом;

4. Из фольги и стеклянных пластинок собрать конденсатор и рассчитать с помощью линейки и справочной таблицы электроёмкость плоского конденсатора;

5. Применяя набор картонок с круглыми и вертикальными отверстиями и источником света,  прошу описать  наблюдаемую картину и указать свойство света, которое здесь наблюдается.

Выполнение лабораторной работы является решением более содержательной, экспериментальной задачи и способствует формированию общеобразовательной компетанции (ОК-1). Например, рассмотрим способы осуществления лабораторной работы «Экспериментальное доказательство законов последовательного и параллельного соединения проводников». Перед студентами выдвигается учебная проблема: установить распределение напряжения между последовательно соединенными участками цепи, установить распределение силы тока между параллельно соединенными участками цепи. На рабочих столах имеются комплекты приборов и материалов по изучению последовательного и параллельного соединения проводников. Способ решения поставленной задачи студентами:

1. Осознание проблемы;

2. Выдвижение гипотезы о распределении электрических характеристик (силы тока, напряжения) на основе теоретических знаний;

3. Ответы на контрольные вопросы по законам постоянного электрического тока;                                                                                                                                               4. Выполнение необходимых исследований согласно методическим указаниям (сборка электрических цепей с последовательным и параллельным соединением проводников, снятие вольт – амперных характеристик);

5. Заполнение таблиц по результатам измерений и вычислений:

I  (A)	U1 (B)	U2  (B)	U (B )	R1(Oм)	R2(Oм)	R(Oм)	U1/ R1	U1/ R1	U1/ R1
U (B )	I 1  (A)	I 2  (A)	I   (A)	R1(Oм)	R2(Oм)	R(Oм)	I 1 .  R1	I 2 .  R2	I   .  R

6. Выполнение вывода, который заключается в установлении принципа распределения электрических характеристик при различном соединении проводников и сравнение экспериментально полученных результатов с теоретически  изученными законами. При выполнении лабораторной работы студенты сами выполняют эксперимент, анализируют, сравнивают полученные результаты. Это ведет к развитию творческой познавательной деятельности будущего специалиста.  При достаточном высоком уровне развития компетенции у студента выбирать креативные способы решения поставленных задач, ему предлагается создать исследовательскую работу.  Вместе с студентом определяются  цели и  задачи  поставленной  проблемы,   а  способы решения  он находит  самостоятельно.  Например: студент 1 курса, Кистанов  Дмитрий, выполняя  исследовательскую  работу о звуке, нашёл способ измерить громкость звука  на территории КамАза,  колледжа и улице,  а также найти антишумовые материалы и приспособления.

Для эффективности процесса следует выполнять ряд требований: обеспечивать содержательно контекстное отражение производственно-технических процессов в деятельности учащихся при изучении физики; организовывать процесс изучения физики на основе экспериментального метода исследования явлений окружающего мира; использовать контекстные экспериментальные задачи по физике как средство формирования компетенций учащихся.

Литература

1.Ф.З. «Об образовании в РФ» 29.12 2012 №203, ФЗ - ст11, ч.3.

2. Зверева Н. М. Активизация мышления учащихся на уроках физики -

М.: Просвещение, 1980 – 112 с.

3. Иванова Л. А. Активизация познавательной деятельности учащихся

при изучении физики - М.: Просвещение, 1983 – 160 с.

4. Щукина Г. И. Роль деятельности в учебном процессе - М.: Просвещение, 1986 – 208 с

5. Данильчук В. И., Донскова Е. В., Клеветова Т. В.  Педагогические исследования. Контекстные экспериментальные задачи  по физике как средство формирований компетенций учащихся.