Методическая разработка многоуровневых задач по физике " Постоянный электрический ток"

Министерство образования и науки Самарской области

Государственное автономное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов

САМАРСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ИНСТИТУТ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ

И ПЕРЕПОДГОТОВКИ РАБОТНИКОВ ОБРАЗОВАНИЯ

Итоговая работа

на курсах повышения квалификации по ИОЧ ВБ

Проектирование системы многоуровневых задач для подготовки старшеклассников к ЕГЭ по физике

(05.12.2016 - 9.12.2016.)

Разработка многоуровневой системы задач

по теме «Постоянный электрический ток»

Выполнила учитель физики ГБОУ СОШ  им. М.Н. Заводского

с. Елховка м. р. Елховский Самарской области

Зорина Ирина Евгеньевна

Самара – 2016 

Пояснительная записка

1.   ФИО                    Зорина Ирина Евгеньевна

2.   Место работы     ГБОУ СОШ им. М.Н. Заводского с. Елховка м. р. Елховский Самарской области

3.   Должность         учитель

4.   Предмет             физика

5.   Класс                   9 – 11

Цель: формирование умений и навыков,  отработку различных способов действий при решении комбинированных задач по физике.

 Задачи:

- обучающие:  анализировать и осмысливать  текст задачи, произвольное построение речевого высказывания, постановка и формулирование проблемы, выдвижение гипотез и их обоснование, самостоятельное выделение и формулирование познавательной цели,  построение логической цепочки рассуждений, выбор наиболее эффективного способа решения задач и критическое оценивание полученного ответа;

- развивающие: целеполагание, планирование своей деятельности в зависимости от конкретных условий; рефлексия способов и условий действия, контроль и оценка процесса и результатов деятельности, саморегуляция, развитие творческой и мыслительной деятельности учащихся, развитие интеллектуальных  качеств,  самостоятельности, гибкости мышления;

- воспитательные: смыслообразование, умение слушать и вступать в диалог, участвовать в коллективном обсуждении проблем, воспитывать ответственность и аккуратность.

 Технология разработки многоуровневой системы задач, позволяет ученикам успешно освоить программу как на базовом, так и на углублённом уровнях,  эффективно подготовиться к ГИА в форме ЕГЭ. Кратко описана методика применения этой системы.

В предлагаемом подходе предлагается в каждом разделе школьного курса физики выделить максимально полный перечень элементов содержания образования (понятий, теорем, приёмов  решения задач определённого типа  и способов общеучебной деятельности) и построить соответствующую этому перечню многоуровневую систему учебных физических задач с охватом базового и углубленного уровней.

Это позволяет на основе задачного подхода разработать методику обучения физике, позволяющую строить для каждого учащегося индивидуальные образовательные траектории, направленные как на формирование специальных, так и универсальных учебных действий, на успешную подготовку к итоговому государственному экзамену, к вступительным экзаменам в вузы, тем самым, в рамках учебного курса решить проблему качественного обучения физики в средней школе.

Учебная деятельность при решении задач, относящихся к  1 уровню носит репродуктивный характер (используются такие общеучебные действия, как классификация, подведение под понятие, выведение следствий, действия,  построение логической цепи рассуждений, и т. д.). 

 При решении задач относящихся ко 2 уровню учащимся необходимо применить формулу, закон или правило. (Простые задачи на 1 действие).

При решении задач 3 уровня учащимся необходимо применить 2 – 3 формулы, это задачи на 2 – 3 действия. (Здесь проявляются такие общеучебные действия, как выделение и формулирование познавательной цели, поиск и выделение необходимой информации, знаково-символические действия, включая математическое моделирование, структурирование знания). 

Наконец, при решении задач 4 уровня учебная деятельность носит углубленный  характер. Ученик должен уметь ориентироваться в новых ситуациях и вырабатывать принципиально новые программы действий (выдвигать гипотезу, проверять: обосновывать или опровергать, выдвигать новую и т. д., осуществлять исследовательскую деятельность). Решение таких задач   требует от учащегося обладания обширным фондом отработанных и быстро развертываемых алгоритмов; умения оперативно перекодировать информацию из знаково-символической формы в графическую и, наоборот, из графической в знаково-символическую; системного видения курса. Вместе с тем, оно не просто предполагает использование старых алгоритмов в новых условиях и возрастание технической сложности, а отличается неочевидностью применения и комбинирования изученных алгоритмов. Задания 4 уровня содержат внутри себя составные звенья заданий из 1-3 уровней. Таким образом, учащийся, выполнив все предложенные задания, и пройдя весь путь от простого   к  сложному,  получает умения и навыки работы с комбинированными задачами.

Особо можно выделить раздел качественных задач, содержащих как теоретическое, так и практическое обоснование решения задачи

	1 уровень  - Понятийный
1	Из предложенных формулировок выберите формулировку закона Джоуля–Ленца: 1. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению силы тока, сопротивления и времени прохождения тока по проводнику 2. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, напряжения и времени прохождения тока по проводнику 3. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению силы тока, напряжения и времени прохождения тока по проводнику 4. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени прохождения тока по проводнику 5. Затрудняюсь ответить Ответ: 4
2	Если сопротивление в цепи стремится к минимальному значению, то в цепи возникает: 1. Предельно допустимый ток  2. Ток короткого замыкания 3.Минимально допустимый ток 4. Максимальное напряжение  Ответ:   2
3	Выберите единицу измерения электрической постоянной, в Международной системе единиц : 1. Ф•м 2. Н/Кл                         3. Ф/м           4.  Кл/(В•м) Ответ: 3
4	По какой из приведенных ниже формул можно рассчитать удельное сопротивление металлического проводника ρ при температуре t, если его сопротивление при температуре 0 °С равно ρо? 1.ρ = ρо(1 − αt)                     2.ρ = ρо(1 + αt)  3.ρ = ρо/(1 + αt)  4.ρ = ρо/(1 + αt2) Ответ: 2
5	Какие носители электрического заряда создают электрический ток в растворах или расплавах электролитов? 1.Электроны 2.Электроны, положительные и отрицательные ионы 3.Положительные и отрицательные ионы 4.Электроны и отрицательные ионы Ответ: 3
2 уровень - Базовый
1	Каково общее сопротивление трех параллельно со­единенных резисторов, если их сопротивления рав­ны R 1 = 6 Ом, R 2 = 12 Ом, R 3 = 3 Ом ?       1. 1,5 Ом.                2. 22 Ом.                       3. 2 Ом.  4. 22   Ом.                5. 3    Ом.                             3                                  22 Ответ: 1
2	Сила тока, идущего по проводнику, равна 2 А.Какой заряд пройдёт по проводнику  за 10 с? 1. 0,2 Кл.                                2. 20 Кл. 3. 5 Кл.  4. 2 Кл. Ответ: 2
3	Как изменится сила тока. Проходящего через проводник, если увеличить в 2 раза напряжение между его концами, а площадь сечения проводника уменьшить в 2 раза? 1. Не изменится                          2. Уменьшится в 2 раза 3. Увеличится в 2 раза                4. Увеличится в 4 раза Ответ: 1
4	На рисунке изображен график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника? 1)  0,25 Ом                      2)  2 Ом                         3)  8 Ом 4)  4 Ом Ответ: 4
5	Электрическая цепь состоит из источника тока внутренним сопротивлением 1 Ом с ЭДС, равной 10 В, резистора сопротивлением 4 Ом. Сила тока в цепи равна 1. 2 А                                                       2. 2,5 А 3. 10 А                                                     4. 50 А Ответ: 1
6	Ответ: 2
3 уровень -  повышенный
1	Ответ: 7,4 *10-5 см/с
2	Ответ:  Rш =RА/(n-1)
3	Ответ:  RД =(n-1)RV
4	Ответ: 0,5 В

4 уровень – углубленный
C1  Два  плоских  воздушных   конденсатора   подключены  к  одинаковым  источникам  постоянного  напряжения  и одинаковым  лампам,  как  показано   на   рисунках   а  и   б .  Конденсаторы  имеют   одинаковую  площадь   пластин,  но различаются  расстоянием  между   пластинами.  В  некоторый  момент  времени   ключи   К  в  обеих  схемах   переводят  из  положения  1  в  положение  2.  Опираясь  на   законы электродинамики ,  объясните,  в  каком   из   приведённых  опытов  при   переключении  ключа   лампа   вспыхнет  ярче . Сопротивлением  соединяющих  проводов  пренебречь .

5        уровень — качественные задачи

1)В схеме, показанной на рисунке, вольтметр и амперметр можно считать идеальными, а источник тока имеет конечное сопротивление. Движок реостата R передвинули, и показания амперметра увеличились. Куда передвинули движок реостата и как изменились показания вольтметра? Ответ обоснуйте, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали.   Решение :                                                                                                                                                                                                             При передвижении ползунка реостата влево длина уменьшается, значит, уменьшится и сопротивление реостата, т.к R=ᵨl/S.                                                                                                                                                                    Поэтому по закону Ома для участка цепи сила тока в цепи увеличится.                                                                              Так как по закону Ома для полной цепи  I=E/(R+r),то U=E-Ir. Значит, напряжение уменьшится. Показания вольтметра понизятся.

2) На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключённого к батарее, и амперметра. . Составьте принципиальную электрическую схему этой цепи, и, используя законы постоянного тока, объясните, как изменятся (увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение. Решение.                                                                                                                                                                                      При перемещении ползунка реостата вправо длина уменьшается, значит, уменьшится и сопротивление реостата, т.к R=ᵨl/S.                                                                                                                                             Поэтому по закону Ома для участка цепи сила тока в цепи увеличится.                                                                              Так как по закону Ома для полной цепи  I=E/(R+r),то U=E-Ir. Значит, напряжение уменьшится.

3) Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r = 0,5 Ом и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением R. При изменении сопротивления нагрузки изменяется сила тока в цепи и мощность в нагрузке. На рисунке представлен график изменения мощности, выделяющейся на нагрузке, в зависимости от силы тока в цепи. Используя известные физические законы, объясните, почему данный график зависимости мощности от силы тока является параболой. Чему равно ЭДС батареи?

Список литературы

1.     Интенсивная подготовка к ЕГЭ  2011.Физика. Сдаём без проблем!/ Н.И.Зорин.– М.: Эксмо, 2010. – 336 с.

2.     Задачи по физике и методы их решения: пособие для учителя. – 4-е изд., перераб. и доп./В. А. Балаш  – М.: Просвящение, 1983 г.

3.     Физика ЕГЭ 2015. Типовые тестовые задания. 25 вариантов заданий / М. Ю. Демидова, В.А. Грибов, Е. В. Лукашева, Н. И. Чистякова. – М.: Издательство «Экзамен», 2015.

4.     Физика Задачник. 10 - 11 кл.: Пособие для общеобразовательных учреждений./ А.П. Рымкевич – 15-е  изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2011 г.

5.     Сборник задач по физике 7 - 9 кл. Пособие для общеобразовательных учреждений./ В. И. Лукашик, Е.В. Иванова – М.: Просвещение, 2012 г.

                                   Интернет -ссылки

        1.Изменения КИМ по физике в 2017г. (Приложение №1)

         http://4ege.ru/fizika/53239-ege-po-fizike-2017.html

        2. Методические рекомендации от М.Ю. Демидовой                            http://www.fipi.ru/sites/default/files/document/1471851265/fizika.pdf

Приложение №1

Изменения КИМ по физике в 2017г

В 2017 г. контрольные измерительные материалы по физике претерпят существенные изменения. Из вариантов исключены задания с выбором одного верного ответа и добавлены задания с кратким ответом. В связи с этим предложена новая структура части 1 экзаменационной работы, а часть 2 оставлена без изменений. При внесении изменений в структуру экзаменационной работы сохранены общие концептуальные подходы к оценке учебных достижений. В том числе остался без изменений суммарный балл за выполнение всех заданий экзаменационной работы, сохранено распределение максимальных баллов за выполнение заданий разных уровней сложности и примерное распределение числа заданий по разделам школьного курса физики и способам деятельности.

 Каждый вариант экзаменационной работы проверяет элементы содержания из всех разделов школьного курса физики, при этом для каждого раздела предлагаются задания разных уровней сложности. Приоритетом при конструировании КИМ является необходимость проверки предусмотренных стандартом видов деятельности: усвоение понятийного аппарата курса физики, овладение методологическими умениями, применение знаний при объяснении физических процессов и решении задач.

 Вариант экзаменационной работы будет состоять из двух частей и включит в себя 31 задание. Часть 1 будет содержать 23 задания с кратким ответом, в том числе задания с самостоятельной записью ответа в виде числа, двух чисел или слова, а также задания на установление соответствия и множественный выбор, в которых ответы необходимо записать в виде последовательности цифр.

 Часть 2 будет содержать 8 заданий, объединенных общим видом деятельности – решение задач. Из них 3 задания с кратким ответом (24–26) и 5 заданий (29–31), для которых необходимо привести развернутый ответ. В работу будут включены задания трех уровней сложности. Задания базового уровня включены в часть 1 работы (18 заданий, из которых 13 заданий с записью ответа в виде числа, двух чисел или слова и 5 заданий на соответствие и множественный выбор). Среди заданий базового уровня выделяются задания, содержание которых соответствует стандарту базового уровня.

 Минимальное количество баллов ЕГЭ по физике, подтверждающее освоение выпускником программы среднего (полного) общего образования по физике, устанавливается, исходя из требований освоения стандарта базового уровня.

Использование в экзаменационной работе заданий повышенного и высокого уровней сложности позволяет оценить степень подготовленности учащегося к продолжению образования в вузе.

Задания повышенного уровня распределены между частями 1 и 2 экзаменационной работы: 5 заданий с кратким ответом в части 1, 3 задания с кратким ответом и 1 задание с развернутым ответом в части 2. Последние четыре задачи части 2 являются заданиями высокого уровня сложности.

 Часть 1 экзаменационной работы будет включать два блока заданий: первый проверяет освоение понятийного аппарата школьного курса физики, а второй – овладение методологическими умениями.

Первый блок включает 21 задание, которые группируются, исходя из тематической принадлежности: 7 заданий по механике, 5 заданий по МКТ и термодинамике, 6 заданий по электродинамике и 3 по квантовой физике. Группа заданий по каждому разделу начинается с заданий с самостоятельной формулировкой ответа в виде числа, двух чисел или слова, затем идет задание на множественный выбор (двух верных ответов из пяти предложенных), а в конце – задания на изменение физических величин в различных процессах и на установление соответствия между физическими величинами и графиками или формулами, в которых ответ записывается в виде набора из двух цифр. Задания на множественный выбор и на соответствие 2-балльные и могут конструироваться на любых элементах содержания по данному разделу. Понятно, что в одном и том же варианте все задания, относящиеся к одному разделу, будут проверять разные элементы содержания и относиться к разным темам данного раздела.

 В тематических разделах по механике и электродинамике представлены все три типа этих заданий; в разделе по молекулярной физике – 2 задания (одно из них на множественный выбор, а другое – либо на изменение физических величин в процессах, либо на соответствие); в разделе по квантовой физике – только 1 задание на изменение физических величин или на соответствие. Особое внимание следует обратить на задания 5, 11 и 16 на множественный выбор, которые оценивают умения объяснять изученные явления и процессы и интерпретировать результаты различных исследований, представленные в виде таблицы или графиков. Ниже приведен пример такого задания по механике.

 Следует обратить внимание на изменение форм отдельных линий заданий. Задание 13 на определение направления векторных физических величин (силы Кулона, напряженности электрического поля, магнитной индукции, силы Ампера, силы Лоренца и т.д.) предлагается с кратким ответом в виде слова. При этом возможные варианты ответа указаны в тексте задания. Пример такого задания приведен ниже.

В разделе по квантовой физике хочется обратить внимание на задание 19, которое проверяет знания о строении атома, атомного ядра или ядерных реакциях. У этого задания изменилась форма представления. Ответ, представляющий собой два числа, необходимо сначала записать в предложенную таблицу, а затем перенести в бланк ответов № 1 без пробелов и дополнительных знаков. Ниже приведен пример такой формы задания.

 В конце части 1 будут предлагаться 2 задания базового уровня сложности, проверяющие различные методологические умения и относящиеся к разным разделам физики. Задание 22 с использованием фотографий или рисунков измерительных приборов направлено на проверку умения записывать показания приборов при измерении физических величин с учетом абсолютной погрешности измерений. Абсолютная погрешность измерений задается в тексте задания: либо в виде половины цены деления, либо в виде цены деления (в зависимости от точности прибора). Пример такого задания приведен ниже.

 Задание 23 проверяет умение выбирать оборудование для проведения опыта по заданной гипотезе. В этой модели изменилась форма представления задания, и теперь оно представляет собой задание на множественный выбор (двух элементов из пяти предложенных), но оценивается в 1 балл, если верно указаны оба элемента ответа. Могут предлагаться три различные модели заданий: на выбор двух рисунков, графически представляющих соответствующие установки для опытов; на выбор двух строк в таблице, которая описывает характеристики установок для опытов, и на выбор названия двух элементов оборудования или приборов, которые необходимы для проведения указанного опыта. Ниже приведен пример одного из таких заданий.

 Часть 2 работы посвящена решению задач. Это традиционно наиболее значимый ре-зультат освоения курса физики средней школы и наиболее востребованная деятельность при дальнейшем изучении предмета в вузе. В этой части в КИМ 2017 г. будет 8 различных задач: 3 расчетные задачи с самостоятельной записью числового ответа повышенного уровня сложности и 5 задач с развернутым ответом, из которых одна качественная и четыре расчетные. По содержанию задачи распределяются по разделам следующим образом: 2 задачи по механике, 2 задачи по молекулярной физике и термодинамике, 3 задачи по электродинамике, 1 задача по квантовой физике. При этом, с одной стороны, в разных задачах в одном варианте не используются одинаковые не слишком значимые содержательные элементы, с другой – применение фундаментальных законов сохранения может встретиться в двух-трех задачах. Если рассматривать «привязку» тематики заданий к их позиции в варианте, то на позиции 28 всегда будет задача по механике, на позиции 29 – по МКТ и термодинамике, на позиции 30 – по электродинамике, а на позиции 31 – преимущественно по квантовой физике (если только материал квантовой физики не будет задействован в качественной задаче на позиции 27). Сложность задач определяется как характером деятельности, так и контекстом. В расчетных задачах повышенного уровня сложности (24–26) предполагается использование изученного алгоритма решения задачи и предлагаются типовые учебные ситуации, с которыми учащиеся встречались в процессе обучения и в которых используются явно заданные физические модели. В этих задачах предпочтение отдается стандартным формулировкам, а их подбор будет осуществляться преимущественно с ориентацией на открытый банк заданий. Первое из заданий с развернутым ответом – качественная задача, решение которой представляет собой логически выстроенное объяснение с опорой на физические законы и закономерности. Для расчетных задач высокого уровня сложности необходим анализ всех этапов решения, поэтому они предлагаются в виде заданий 28–31 с развернутым ответом. Здесь используются измененные ситуации, в которых необходимо оперировать бόльшим, чем в типовых задачах, количеством законов и формул, вводить дополнительные обосно-вания в процессе решения или совершенно новые ситуации, которые не встречались ранее в учебной литературе и предполагают серьезную деятельность по анализу физических процессов и самостоятельному выбору физической модели для решения задачи.