Использование графического моделирования на уроках физики при подготовке к ОГЭ и ЕГЭ.

Как используется графическое моделирование на уроках физики и при подготовке к ЕГЭ.

                                                                                             «Надо учить не содержанию науки,

                                                                                                 а деятельности по ее освоению».

                                                                                                                                В.Г.Белинский

          Проходя переподготовку на курсах повышения квалификации в ГОУРПО «Ростовском областном институте повышения квалификации и переподготовки работников образования» под руководством М.С.Атаманской мы рассматривали все возможные варианты для лучшего усвоения физики учащимися в школе, а значит, и повышения качества преподавания по физике, развития интереса к физике.

        В результате обсуждений, были выделены некоторые важные методы обучения физике, предложенные Мариной Сергеевной.

А) Метод опережающего эксперимента. Данная методика позволяет учащимся не просто получить знания со слов учителя или, читая учебник, а самому быть в роли ученого, выдвигающего свои гипотезы и проверяющего их, открывая те или иные закономерности. То, что ребенок открыл сам, не нужно специально учить или запоминать. Т.е. очень важен сам факт осознания полученных знаний.

Б) Деятельностный подход к обучению «с разных сторон».

Более подробно хочу остановиться на графическом моделировании физических явлений и процессов, т.е. развитии у детей образно - символического мышления.

        В образно – символическом мышлении для осмысления главным является представление, свое видение мира и выражение своего отношения к этому миру. Поэтому формирование способности личности к конструированию и оперированию образно символическими средствами и присвоение ценностно-смысловой составляющей мира это две стороны одного и того же процесса, связанные между собой и протекающие одновременно.     

        Традиционное образование сводится к обучению личности путем освоения знаний о мире, ранее накопленные мировой культурой. Поэтому взаимодействие ребенка с миром ограничивается работой на уровне правил, законов открытых ранее учеными разных стран. Но таким образом навязывается общепринятое видение мира, явлений, но не ощущений самого ученика.  В результате возникает недопонимание физических процессов, а потом и нежелание разобраться в их сути, т.к. гораздо быстрее и выгоднее их просто заучить. Но выучить все невозможно!

        «Направленная работа с детьми на смысловом уровне кардинально изменяет характер социального развития ребенка, наделяя его способностью видеть за конкретным – общее, за материальным – духовное, за предметом – ценность жизни».¹

          «Благодаря своим сущностным характеристикам образно – символическое мышление способствует развитию ценностно-смысловой сферы личности. Поэтому проблема формирования образно-символического мышления – важнейшая проблема теории и практики образования».²

        Каждый человек индивидуален, а значит, изучая окружающий мир и явления, он пропускает его через свое сознание, через свои ощущения. И тот или иной объект, явление может рассматриваться им по-своему; человек выражает свое индивидуальное отношение к данному объекту и описывает своим образно – символическим языком, понятным ему. Значит необходимо дать детям возможность «изобразить» свое отношение к изучаемому явлению в знаках и символах, понятных ему.

4

8

t,с

х,м

5

4

3

2

1

0

16

12

0

-4

2. В виде движения тела по координатному лучу с параллельной ему осью времени.

1. В виде движения тела по горизонтальному координатному лучу.                                              Тело за равные промежутки времени проходит равные пути.

4м/с

4м/с

4м/с

4м/с

4м/с

х,м

16

12

8

4

0

-4

        Например, могут  быть такие возможности знаковых систем в описании равномерного движения.

Время t,c	0	1	2	3	4	5
Координата     х,м	-4	0	4	8	12	16

3. Данное движение можно представить в образе таблицы.

Х2=-4+4*2=4

Х3=-4+4*3=8

Х4=-4+4*4=12

5. Анализируя графическое представление, можно построить график зависимости координаты от времени

Тело движется с постоянной скоростью 4 м/с  из точки с координатой  - 4 м.  Определить положение тела за 5 с от начала движения.

8. Знаковая система в форме текста.

 

            Рассмотрим практическую задачу, где организована связь между результатом опыта и условиями его получения, оформленную графическим методом.

Текст условия задачи.

Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр, линейку и 3 груза, соберите экспериментальную установку для определения жесткости пружины.

ΔХ

F

F = k ΔХ     ;   k =

ΔХ3

ΔХ2

ΔХ1

F = 3, Н

F = 2, Н

F = 1, Н

F = 0, Н

1

F, Н

х, м

3

2

1

0

3

3

3

2

2

2

1

1

0

0

0

Н

3

2

0

1

                                                             

    Рассмотрим еще один пример решения задачи с поэтапным моделированием.

Условие задачи C3. В вакууме закреплен горизонтальный цилиндр с поршнем. В цилиндре находится 0,1 моль гелия. Поршень удерживается опорами и может скользить влево вдоль стенок без трения. В поршень попадает пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 400 м/с, и застревает в нем. Температура гелия в момент остановки поршня в крайнем левом положении возрастает на 64 К. Какова масса поршня? Считать, что за время движения поршня газ не успевает обменяться теплом с поршнем и цилиндром.

Шаг 1. Представим условие задачи в виде модели (реконструкция условия задачи).

 

Т1

                                                                                                                                                             

По закону сохранения импульса: mпоршня υ поршня + mпули υ пули = mпоршня υ/ поршня  + mпули  υ/ пули                                  mпули υ пули = (mпоршня+ mпули ) υ/ υ/ =                                          , тогда   А=                                                                      = ΔU                                 ;                                                                                     после алгебраических    преобразований,  находим массу поршня. mпоршня =                                  -  mпули ; после подстановки числовых данных mпоршня = 0,09кг. Ответ: mпоршня = 0,09кг.

Т.к поршень может скользить влево вдоль стенок без трения, то силой трения в данной задаче можно пренебречь:               Fтр=0                       Асилы тр=0       ,   значит изменение кинетической энергии поршня идет за счет совершения работы при сжатии газа.

3ν RΔT

(mпули υ пули)2

(mпули υ пули)2

(mпоршня+ mпули)

2

ν RΔT =

2

3

3

2

ΔU=           ν RΔT

(mпоршня+ mпули )   2

(mпоршня+ mпули)2

(mпули υ пули)2

2

(mпоршня+ mпули)

mпули υ пули

А=               , где  m= mпоршня+ mпули ;          А=                                               , где    υ/ - скорость поршня и пули после взаимодействия.

(mпоршня+ mпули ) υ/2 2

2

m υ2

2

υ/

υ поршня=0

υ пули=400м/с

После взаимодействия

До взаимодействия

Шаг 3. Математическая модель решения задачи.                                                      Рассмотрим более подробно взаимодействие пули и поршня – абсолютно неупругое. Изменение кинетической энергии поршня равно работе всех сил, действующих на него.

        Ребенок может прочитывать задачу многократно и не понимать ее сути, потому что не происходит перехода от данной знаковой системы к другой, более понятной, т.е. к образу данного явления, условиям его протекания. Каждый ученик должен сам подобрать себе ту знаковую систему, в которой он сможет ориентироваться. Итак, преобразовывая «обычные» тексты задач в графические образы, понятные ребенку, он сам поднимается на новый уровень. «Графический образ» как дидактическая технология ориентирован на развитие воображения, воображение же – атрибут творчества.³ Развивая  «образ вообще», а «графический» в особенности, мы сближаем учебное и научное познание.

        За графическими образами мы вправе видеть смыслообразы. Наука свидетельствует: смыслам не учат и не учатся – смыслы раскрываются. «Физика образов» - это механизм обнаружения учащимися в явлениях мира новых смыслов, когда сделать это возможно, не иначе, как сконструировав образ. Конструирование графических образов, следовательно и смыслообразующий процесс. Смыслы же, смысловые структуры личности, как свидетельствует психология,  - это высшая инстанция регуляции жизнедеятельности человека, которая осуществляет структуирование целостной личности.³

       Опыт М.С.Атаманской, которым она щедро делится с учителями на курсах переподготовки, трудно переоценить. Марина Сергеевна как генератор идей, которые при воплощении в жизнь дают поразительные результаты в обучении детей.

Литература.

1. Л.Т. Потанина, А.Н. Гусев «Связь образно – символического мышления с развитием ценностно-смысловых представлений личности», Вопросы психологии, 2008г  №2.
2. Л.Т. Потанина, Н.Е. Щуркова «Символика введения». М.: Педагогическое общество России, 2001. С.56 – 94.
3. В.Т. Фоменко, доктор педагогических наук, профессор в книге «Технология графических образов» М.С.Атаманская, Ростов–на- Дону, Издательство Ро ИПК и ПРО, 2004.