Использование групповой работы учащихся по механике
статья по физике (7, 8, 9, 10, 11 класс) на тему

Использование групповой работы учащихся по механике на примере изучения темы

«Силы в механике и движение тел под действием нескольких сил»

Саввинова Н.Н., учитель физики МОБУ ЯГЛ, г.Якутск

Ключевые слова: интерес к физике, модульное обучение, системно-деятельностный подход, универсальные учебные действия.

«Если ученик не видит смысла в учебной работе,

не осознает цель, не понимает и не принимает

                                                                                           задачи, поставленные учителем, то он действует

                                                                                           по принуждению, действия его становятся

                                                                                           формальными, а действия педагога обречены

                                                                                           на безнадежный формализм» С.Л.Рубинштейн

Противоречие между содержанием школьного курса физики, определяемым федеральным государственным образовательным стандартом, и отводимым на его изучение числом часов не позволяет дать  учащимся знания по физике на желаемом уровне, определяемом тем же стандартом. Поэтому учитель варьирует количеством материала и уровнем усвоения для различных групп учащихся. Особенно это вызывает трудности на первом этапе изучения физики. Смена интереса ученика к различным предметам в 7-9 классах вполне распространенная тенденция.

Перед профильным обучением в старшей ступени обучения в 10-11 классах для всех групп учащихся надо добиться понимания, что физика – наука важная и доступная для понимания, а у некоторых учащихся вызвать интерес к предмету для дальнейшего ее изучения. А если мы заглянем в оглавление учебника 9 класса, то видно какой большой разброс тем и неподъемный объем учебного материала. С другой стороны мы помним, что в 10 классе мы при тех же часах должны изучить объем учебного материала, который составляет около 70% от всего материала государственного экзамена. Если мы в 9 классе при прохождении раздела механики не потеряем глубину изучения (количество материала) и уровень усвоения, то в 10 классе во всех профилях получаем перегрузку программы.

Раскрытые психологами и педагогами такие фундаментальные природные способности человека, как его субъектность в деятельности, рефлексивность в сознании, саморегуляция в человеческих сообществах есть именно те способности, становление которых открывает нашему ученику путь к саморазвитию и самообразованию, самоорганизации и самоопределению. Поэтому учителям приходится пропускать через свой накопленный педагогический и методологический опыт новые педагогические технологии, разработанные на основе закономерностей, положений фактов, установленных классиками психологии, педагогики и исследованиями современных известных ученых. И в данной работе  изложено применение модульно- деятельностного обучения при прохождении темы «Силы в механике и движение тел под их действием » в 9 классе. Физика- один из немногих школьных предметов, в которых значительную роль играют учебные задачи: и теоретические, и практические, и проектные. Поэтому парадигма современного образования- системно-деятельностный подход логически вписывается в  построении учебного процесса на уроках физики.

Модульно-деятельностное обучение- это интеграция деятельностного метода обучения и модульной технологии, позволяющая развивать универсальные учебные действия в ходе самостоятельного приобретения знаний учащимися при выполнении теоретических и  практических заданий по заданным модулям.

Почему представляю методику, построенную по модульной технологии:

• Укрупненное структурирование учебного материала, что высвобождает больше времени на проектно-практическую деятельность учащихся;
• Вовлечение в процесс обучения: знание получают в ходе деятельности (под руководством учителя) и увеличивается возможная доля самостоятельности учащихся;
• Активизация личностных возможностей ученика, формирование ключевых компетенций, организация конструктивного взаимодействия учителя и ученика; Выстраивается траектория обучения, адаптированная к индивидуальным возможностям учащихся;
• Разработка и реализация индивидуального образовательного маршрута школьников.

Модульная программа «Силы в механике и движение тела под действием нескольких сил»

                 Комплексная дидактическая цель – научиться применять научные методы познания к изучению природы силы тяготения, упругости и трения, которые определяют подавляющее большинство движений макротел – сопоставить модуль силы и расстояния между телами, свойства взаимодействующих тел, их скорости, установить связи – законы, позволяющие определить модуль и направление сил, усовершенствовать математический аппарат и усвоить алгоритм решения задач по динамике.

Модуль 1. Организационно- повторительный (Повторение).  В рамках данного модуля дается обзор всего раздела «Силы в механике»,его структуры нового содержания и требований к результатам  изучения данного раздела и разъясняется особенности построения учебной работы. Далее переходим к выполнению Учебных Элементов модуля. В протяжении данных видов работы учащиеся восстанавливают опорные знания т готовятся к применению этих знаний к получению следующих знаний. В начале выполняют вводную контрольную работу.

Модуль 2. Получение информации. ( Приложение). Тему силы в механике учащиеся изучали в 7 классе и часто использовали при прохождении разных тем, при выполнении практических работ. Поэтому, следуя картам – заданиям и работая в малых группах, углубляют свои знания и получают дополнительную информацию о силах: природе, направлении, количественным выражениям и их применениям, примерам из жизни. Предусматривается выполнение промежуточной контрольной работы. Получив уровень усвоения учащимися необходимых знаний, учитель имеет возможность корректировать дальнейшие действия. Накапливается материал для дальнейшего использования при оформлении тематических стендов, в деятельности  факультативов, кружков.

Модуль 3. Решение задач. (Приложение). При решении количественных и качественных задач разного уровня хорошо практиковать возможность выбора учеником уровня сложности задач, что стимулирует каждого на прохождение данного этапа с достаточно хорошей скоростью. Предусматривается взаимопомощь и индивидуальная помощь учителя. Приветствуется решение задач, предложенных самими учениками.

Модуль 4.  Экспериментальный. (Приложение). Выполняют лабораторные работы по картам – заданиям заранее в малых группах. Есть домашние практические задания, которые учащиеся выполняют по желанию и тоже малыми группами, которые формируют  сами. Так как разные группы изучают разные силы, результат своих исследований им необходимо не только правильно оформить, но и достаточно аргументированно изложить всему классу. В ходе работы учащиеся предлагают и свои темы исследования, и находят интересные опыты из интернет- ресурсов, что идет в копилку видеоопытов кабинета. Появляется возможность решать олимпиадные экспериментальные задачи. Здесь происходит знакомство с другими приборами, техническими устройствами, которые учащиеся не изучают в рамках школьной программы.

Модуль 5. Итоговый контроль. (Контроль и коррекция знаний). Предлагается зачет, письменная контрольная работа или тест. На данном этапе проверяется уровень усвоения учащимися изученного материала. Дается возможность ученику самостоятельно выявить пробелы после первичной проверки работы учителем. Оценка выставляется после корректировки учеником своей работы.

Модуль 6. Обобщение материала. (Систематизация и обобщение знаний). В данном модуле учащиеся свои исследовательские, проектные и творческие работы по данной теме: обобщают и систематизируют свои знания и умения на основании представляемых работ. В данном модуле также развиваются личностные, познавательные и коммуникативные действия учащихся.

В заключение можно отметить, что при применении модульно-деятельностного обучения в комплексе с другими приемами обучения (рейтинговая оценка знаний, коллективно- индивидуальная деятельность, метод проектов и др.) повышается мотивация к учению, способствует своевременной ликвидации пробелов знаний, развивает творческие  способности, расширяет пространство успеха учащихся.

Вместе с этим, учителю необходимо:  

           -Заранее разработать и продумывать все этапы взаимодействия ученика и учителя;

           -Предусмотреть уровневую дифференциацию и индивидуальные, групповые практические работы;

           -Заполнять своевременно экраны успеваемости и быть готовым к разным скоростям продвижения учащихся внутри образовательного пространства.

Все это, в конечном итоге, способствует углублению знаний учащихся и развитию универсальных учебных действий, что в итоге положительно влияет на качество знаний по физике.

Приложение

Задание вводного контроля

                                                      Вариант 3

1. Равнозамедленным движением называют…

2. Формула скорости при равноускоренном движении.

3. Обозначение времени.

4. Единица измерения ускорения.

5. Угловой скоростью называют.

6. Формула центростремительного ускорения.

7. Обозначение частоты вращения.

8. Единица измерения линейной скорости.

9. Сила трения направлена…

10. Формула силы тяжести.

11. Обозначение гравитационной постоянной.

12. Единица измерения частоты вращения.

13. Опишите, как двигалось тело на разных участках пути:

14. Тело движется равномерно прямолинейно, когда…

15. Укажите равнодействующую всех сил, действующих на шарик, движущийся по горизонтальной окружности:

Вариант 5

1. Перемещением называют…

2. Формула координаты при равноускоренном движении.

3. Обозначение диаметра окружности.

4. Единица измерения плотности тела.

5. Ускорение движения тела по окружности направлено…

6. Формула центростремительного ускорения через угловую скорость.

7. Обозначение углового ускорения.

8. Единица измерения частоты вращения.

9  Сила натяжения нити направлена.

10. Формула силы трения на горизонтальной поверхности.

11. Обозначение объема тела.

12. Единица измерения коэффициента жесткости.

13. Опишите, как двигалось тело на разных участках пути:

14. Укажите направление равнодействующей всех сил, действующих на автомобиль:

15. От каких величин зависит сила упругости?

Задание  промежуточного контроля

Вариант 1

1. На графике изображена зависимость проекции скорости тела, движущегося вдоль оси ОХ, от времени. Какой путь прошло тело к моменту времени t=6c? 
2. Катер, переплавляясь через реку шириной 800м, двигался со скорость 4 м/с перпендикулярно течению реки в системе отсчета, связанной с водой. На сколько будет снесен катер течением, если скорость течения реки 1,5 м/с?
3.  а) как тело двигалось на каждом участке пути?

 б) написать уравнение движения для каждого участка, если начальная координата тела равна 500м.

4.   а) как тело двигалось на каждом участке пути?

      б) написать уравнение движения для каждого участка, если начальная координата тела равна 500м.

5. За одну секунду движения тело прошло путь 10м, при этом его скорость, не меняя направления, увеличилась в 4 раза по сравнению с первоначальной. Каково было его ускорение?

6. Как изменится сила трения скольжения при движении бруска по горизонтальной поверхности, если при неизменном значении силы нормального давления площадь соприкасающихся поверхностей увеличить в 2 раза?  

   1) не изменится  2) увеличится в 2 раза  3)уменьшится в 2 раза  4) увеличится в 4 раза  5)уменьшится в 4 раза

7. Какова должна быть начальная скорость v тела, направленная параллельно поверхности Земли в точке, находящейся за пределами атмосферы, чтобы оно двигалось вокруг Земли по траектории 2?

   1) v < 7,9 км/с  2) v = 7,9 км/с  3) 7,9< v < 11,2 км/с   4) v=11,2 км/с

8. Лифт поднимается с ускорением  1 м/с, вектор ускорения направлен вертикально вверх. В лифте находится тело, масса которого 1 кг. Чему равен вес тела?

   1) 10 Н 2) 1 Н  3) 11 Н 4) 9 Н  5) среди ответов нет правильного

9. Как изменится сила тяготения, действующая между двумя телами, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза, а массу тел оставить неизменной?

  1)увеличить в 2 раза  2) увеличится в 4 раза  3)уменьшится в 2 раза  4) уменьшится в 4 раза

10. Какие из приведенных ниже утверждений являются верными: Систему отсчета, связанную с парашютистом, можно считать инерциальной, если парашютист

    А)движется равномерно вертикально вниз с раскрывшимся парашютом

    Б) начинает движение с закрытым парашютом

    В) движется с раскрывшимся парашютом, имея некоторую горизонтально направленную скорость

С)движется с закрытым парашютом , имея некоторую горизонтально направленную скорость

 1)только А  2) А и В  3) все утверждения  4)ни одно из утверждений.

11. Груз, подвешенный на пружине, опускают из положения 1 в положение 2. Как при этом изменяются сила упругости, сила Архимеда и сила тяжести, действующая на груз?

 Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1)увеличилась  2) уменьшилась  3) не изменилась.

12.Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ

А) напряжение                              1) v = v + a t

Б) сила                                            2) p = F/S

В) давление                                   3) I R

                                                       4) ma

13. Груз массой 3 кг опускают на веревке равноускоренно. За 2 с после начала движения груз опустился на 4 м. Найдите силу, действующую на груз со стороны веревки.

14. За сколько секунд маленькая шайба соскользнет с наклонной плоскости высотой 2,5 м и углом наклона к горизонту  60 , если по наклонной плоскости из такого же материала с углом наклона 30 она движется вниз равномерно?

Карта- задание к модулю
«Получение информации»  
«Познакомьтесь - сила»

• Название:
• Кем и когда открыт закон:
• Фундаментальные опыты:
• Природа и направление силы:
• Виды силы:
• Формула расчета силы:
• Коэффициент пропорциональности или постоянная:
• Характерные виды движения под действием силы:
• Способы измерения силы:
• Опыты, демонстрирующие действие силы:
• Границы применения:

Карта-задание к модулю «Решение расчетных и качественных задач»

Решить задачи согласно всем правилам, при необходимости снабдив поясняющими рисунками, графиками, рассуждениями и решение изложить у доски.

Закон всемирного тяготения

• Какова природа тяготения:  откуда это всепроникающее, безграничное тяготение, как бы невидимыми нитями связывающее все тела Вселенной? Как тела чувствуют друг друга на гигантских расстояниях через пустоту?
• Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если расстояние между телами увеличится вдвое, а массы тел возрастут вдвое?
• Два маленьких (диаметр много меньше расстояния между телами) шарика притягиваются с некоторой силой. Как и во сколько раз изменится сила тяготения, если все линейные размеры (диаметры шаров и расстояние между ними) возрастут вдвое? В n раз? При решении используйте формулу расчета шара.
• Оцените силу тяготения между соседями по парте. Все необходимые данные оцените сами.
• Согласно гипотезе Ньютона мяч, падающий вблизи Земли, и Луна, падающая далеко от Земли, приобретают ускорения под действием тяготения к Земле. Сравните эти ускорения. Во сколько раз отличаются ускорения свободного падения, если V=1000 м/с и R=384000 км? (g/a=3600)
• Какой должна быть скорость, чтобы спутник двигался по окружности вокруг центра Земли на высоте h над ее поверхностью?
• По каким орбитам тело движется, являясь спутником Земли? Каковы значения скорости, определяющие  ту или иную форму траектории?

 Как вы думаете, у кого легче работа: у водителя автомобиля или у пилота космического корабля? Что сложнее: дорожная обстановка здесь, на Земле, или гравитационная обстановка в космосе? От каких факторов зависит дорожная обстановка на Земле? Какие факторы определяют гравитационную обстановку в космосе?

Сила упругости

• Каким деформациям подвержены: а) опоры (фундаменты, колонны, опоры мостов); б) подвесы;  в) валы; г) перекрытия, балки (полы, пролеты мостов); д) заклепки, болты, скрепляющие две плоские детали; е) провода линий электропередач?
• Каким деформациям подвержены детали стула, на котором вы сидите в классе? Каким деформациям подвергается позвоночник человека при различных движениях? (Внимание! Деформация сдвига для позвоночника крайне опасна.)
• Оцените жесткость кресла у себя дома и жесткость пружины школьного динамометра. Продумайте работу и действуйте. Сравните жесткость двух разных пружин с помощью одной линейки. И продумайте, как экспериментально можно показать от чего зависит жесткость пружины.
• Оцените жесткость собственного позвоночника, если утром вы на 2-3 см длиннее, чем вечером.
• Почему тела действуют на опоры или подвесы? Определите свой вес в лифте, если модуль ускорения 0,2 м/с2. Положите на ладонь предмет массой 1  кг перед тем, как нажать кнопку, и ощущайте изменение веса этого тела.
• С помощью динамометра и грузика продемонстрируйте изменение веса грузика. Что такое перегрузка и невесомость?
• Ракета выводит спутник на высоту 200 км за время 3-4 мин.  Какова перегрузка, испытываемая космонавтами?
• Если просверлить земной шар по диаметру и в образовавшуюся сквозную шахту бросить гирю, то, что произойдет с ней в центре Земли? Сопротивление воздуха не учитывается.
• В вашем распоряжении штатив, пружины, линейка и единственная гиря с известным весом. Как с помощью этих предметов можно определить вес различных тел?

Сила трения

• Приведите примеры, когда изменяют свойства поверхностей шлифованием или создают искусственные зазубрины для изменения трения. Докажите какое огромное значение имеет сила трения покоя.
• Продумайте и выполните опыт, на котором можно определить модуль и направление силы трения скольжения. Какое ускорение приобретет тело, имеющее начальную скорость, под действием силы трения по горизонтальной поверхности, если коэффициент трения м? Какой путь оно пройдет до остановки? Проделайте это для спичечного коробка, приняв м=0,2.
• Дорога особенно полна неожиданностями в городах. Какие принимают меры для уменьшения тормозного пути? Согласуются ли эти меры с формулой, полученной вами?
• Какого радиуса поворот может совершить автомобиль при скорости V= 15 м/с и м=0,3? При какой скорости автомобиль впишется в поворот радиусом 10 м?
• Невелики значения коэффициентов трения ( а если к тому же дождь или гололедица..).И как ни были мощны двигатели машин, все равно силу тяги больше , чем максимальная сила трения между колесом и дорогой, не разовьешь. Как на практике обеспечивают безопасный поворот на скоростных трассах?
• Кто и когда заменил трение скольжения на трение качения (изобрел колесо)? Есть ли в природе колеса в качестве движителей?
• В некоторых видах спорта и играх для детей оценка трения влияет на результат решающим образом. Приведите примеры и опишите случаи, когда это учитывается на практике.
• Определите коэффициент трения, имея деревянные доску, брусок и линейку?

Карта- задание к модулю «Экспериментальный»

Обсудив способы измерения требуемой физической величины или изучения данного физического явления, применяя сподручные материалы или лабораторное оборудование кабинета физики, составьте план работы, выполните задания и продемонстрируйте перед классом, сопровождая объяснениями и  необходимыми расчетами.

Сила тяжести

• Вычисление модуля ускорения тела при свободном падении.
• Вычисление начальной скорости  и дальности полета тела, брошенного горизонтально.
• Определение зависимости дальности полета тела от направления начальной скорости тела, брошенного под углом к горизонту.
• Сложение двух сил, действующих на тело под углом друг к другу.

Сила упругости

• Изучение зависимости модуля силы упругости от деформации тела.
• Измерение модуля мгновенной скорости тела, движущегося под действием сил тяжести и упругости.
• Измерение модуля ускорения тела, движущегося под действием сил упругости и трения.
• Измерение момента силы.

Сила трения

• Измерение модуля начальной скорости и времени торможения тела, движущегося под действием силы трения.
• Измерение коэффициента трения скольжения двумя различными способами.
• Имеется деревянный прямоугольный параллелепипед, у которого одно ребро значительно превышает два других. Как, с помощью одной лишь линейки, определить коэффициент трения бруска о поверхность пола в комнате?
• Выяснение условия равновесия тела при действии на него сил.

Литература

                         1. Рубинштейн С. Л. Проблемы общей психологии М: Педагогика 1976 г

                         2. Якманская И. С. Технология личностно- ориентированного образования -М: Директор школы. 2000

                         3. Козлова В.В., Кондаков А.М. Фундаментальное ядро содержания общего образования. – М.: Просвещение, 2009.

                         4. Данильсон Т.С., Румбешта Е.А. Модульно – деятельностный подход в обучении физике. Вестник ТГПУ – 2009. -№ 7

                         5. Балашов М.М.  Физика – 9 кл. М,: Просвещение,1994.

                         6. Степанова Г.Н Сборник задач по физике. – М.: Просвещение, 2004.