Педагогический проект "Физик-исследователь"
проект по физике (7, 8, 9, 10, 11 класс)

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №8 городского округа

город Выкса Нижегородской области

Конкурс учителей «Мой любимый предмет»

1. Педагогический проект

«Физик-исследователь»  

Выполнила:

 Гусева Александра

Александровна

Учитель физики МБОУ СОШ №8              

1. г.Выкса

2021

2. Педагогический проект «Физик-исследователь»  

1. Актуальность проекта

Физика как наука о наиболее общих законах природы, выступая в качестве учебного предмета в школе, вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире.

Она раскрывает роль науки в экономическом и культурном развитии общества, способствует формированию современного научного мировоззрения. Для решения задач формирования основ научного мировоззрения, развития интеллектуальных способностей и познавательных интересов школьников в процессе изучения физики основное внимание уделяется не передаче суммы готовых знаний, а знакомству с методами научного познания окружающего мира, постановке проблем, требующих от учащихся самостоятельной деятельности по их разрешению.

Из требований ФГОС: «Изучение естественных наук должно обеспечить

-овладение умениями проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать простые измерительные приборы для изучения физических явлений; представлять результаты наблюдений или измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости; применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств, для решения физических задач;

-развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения интеллектуальных проблем, задач и выполнения экспериментальных исследований; способности к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами;

-применение полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни, для обеспечения безопасности.»

Учебный эксперимент является одним из важнейших методов обучения, источником знаний и средством обучения одновременно. Он может использоваться в качестве:

• введения к той или иной теме курса (мотивация);
• иллюстрации к объяснению нового материала (восприятие и осмысление);
• повторения и обобщения пройденного (интериоризация);
• контроля приобретённых знаний, умений и навыков,

т.е. на всех этапах процесса обучения.

Физика предоставляет огромные возможности для организации различного исследовательского эксперимента. Исследовательская работа — это не только условие успешной самореализации творческой личности, но и возможность общения с единомышленниками — сверстниками и взрослыми. С работами, выполненными в школьных лабораториях, учащиеся выступают не только на городской, но и на областной и студенческих конференциях, что способствует приобретению опыта выступления перед публикой, умений чётко излагать свои мысли, анализировать, обобщать, делать выводы. Занятия в школьных предметных кружках помогают учащимся утвердиться в правильности выбранного ими пути. Став студентами, они также ведут исследовательскую работу, пишут статьи, активно участвуют в различных конференциях, многие впоследствии продолжают обучаться в аспирантуре в данном учебном заведении. Таким образом, любовь к исследовательской деятельности, привитая со школьной скамьи, находит своё продолжение и в студенческие годы.

2. Цели и задачи проекта

Целью моей педагогической деятельности является создание комплекса методических условий для развития творческого потенциала личности учащихся в процессе изучения физики.

Цели проекта:

• Повысить  познавательный  интерес учеников к изучению физики через создание школьной исследовательской лаборатории,
• Повысить мотивацию и интерес школьников к вопросам профессионального и личностного самоопределения;

Задачи проекта:

• Осуществить внедрение технологии творческого урока в традиционный образовательный процесс;
• расширить список учебных экспериментов, с целью получения данных, недоступных в традиционных опытах;
• внедрить цифровые технологии в область традиционных экспериментов и исследовательской работы
• создать на базе предметного кружка школьную исследовательскую лабораторию «Физик-исследователь»;

1. 3. Основное содержание проекта

Вовлечение учащихся в научно-познавательную деятельность исследовательского и творческого характера по физике возможно при правильном оснащении, организации исследовательской деятельности учащихся и активной роли учителя.  Поэтому очень важно внедрение в учебный процесс современных информационных технологий, например цифровых лабораторий, как нового поколения школьных естественнонаучных лабораторий.

     Цифровые лаборатории позволяют существенно сократить время на организацию и проведение работ, повышают точность и наглядность экспериментов, предоставляют практически неограниченные возможности по обработке и анализу полученных данных. Они мобильны и предназначены для проведения лабораторных и практических работ, как в помещении, так и в походных условиях.

Опыт применения цифровых лабораторий «Архимед» в образовательных учреждениях Москвы и других регионах России за последние годы показывает особую эффективность следующих видов деятельности с лабораторией:

фронтальные лабораторные работы

Лабораторные работы традиционно проводятся на уроках физики в общеобразовательных или профильных классах, на них запланировано время, имеется стандартный список работ. С цифровыми датчиками многие (не все!) стандартные работы можно автоматизировать, высвободить время для проведения обработки и анализа экспериментальных данных, есть возможность самому ученику перенастраивать экспериментальную установку и выбирать параметры эксперимента, быть активным исследователем

работы физического практикума

Традиционно выполняются в конце учебного года или в выделенное время. Здесь особенно важна автоматизация сбора данных, так как работы более сложные и комплексные, данных собирать нужно много, много проводить расчетов. Кроме того, что стратегически более важно, работы практикума можно организовывать не только как проверку закономерностей, но и как исследование, самостоятельное «открытие» связей величин, и пр.

демонстрационный эксперимент

Демонстрационный эксперимент с цифровыми лабораториями Архимед теперь стал нагляднее, ведь явление, воспроизводимое на демонстрационном столе сопровождается одновременным построением графика, а быстрые процессы становятся видимы, и «мгновение останавливается» с помощью графиков высокочастотных измерений. Учитель может расширить диапазон демонстрационного оборудования более мелкими приборами, подключив видеокамеру и демонстрируя экспериментальную установку на экране. При этом ученики видят, что опыт происходит именно сейчас, и компьютерное оборудование становится инструментом исследования, помогая познавать реальность, а не уводя от нее.

демонстрационный эксперимент с видеосопровождением

Особый вид экспериментов с ЦЛ Архимед – эксперименты с видеосопровождением, отснятые заранее и показанные на уроке. Они очень напоминают «виртуальную реальность», то есть все происходит в компьютере… с той только разницей, что знакомые руки учителя держат знакомые или находящиеся на демонстрационном столе приборы, а процесс заснят до урока, в спокойной для учителя обстановке, капризный эксперимент проведен много раз и выбран тот вариант, который наиболее эффектен, редкая или сложная экспериментальная ситуация создана в специальных условиях институтской лаборатории и др. Обработка же происходит прямо на уроке, в любой момент ее выполняет учитель или ученики, по необходимости.

видеоанализ

Механические явления в школе являются простыми и сложными в изучении. Простыми потому что можно ощутить на себе, увидеть, потрогать, помогает жизненный опыт собственного движения. Сложность и ответственность состоит в выделении значимых свойств из всего их многообразия, переход от явления или объекта к модели, описание модели. ЦЛ помогает постигать не только прямолинейное движение, но и гораздо более распространенное криволинейное. При этом необходимо только заснять движущийся объект на видео или вырезать интересующий фрагмент из готового фильма, а затем обработать в программе видеоанализа. И вот уже можно определить скорость движения мяча в ворота, высоту прыжка антилопы в фильме о животных или частоту вращения колеса папиной машины или даже скорость движения Гарри Поттера на метле! И опять же здесь ученика подстерегают неожиданные новые знания, которые он добывает сам, а обсуждать можно вместе… с одноклассниками, родителями, учителем.

исследовательские проекты, в том числе полевые исследования

Проектная деятельность заняла свое достойное место в учебном процессе, ЦЛ позволяет выполнять естественнонаучные исследования на современном уровне, исследовать действительно интересующие учащихся объекты и явления, находить свои варианты решения. Подтверждением тому множество и рост количества ученических проектов с использованием ЦЛ на различных конференциях и пр. Компьютеризация учебного эксперимента дает возможность размещать материалы, выполненные с помощью ЦЛ или предназначенные для выполнения работ с ЦЛ, в информационной среде образовательного учреждения, дает возможности ученику и учителю не ограничивать возможности исследовательской деятельности временем пребывания в классе и доступностью оборудования.

Все подобные интереснейшие результаты работы учителей и учеников представляются на ежегодном Конкурсе естественнонаучных проектов, проводимым ежегодно.

4. Сроки реализации проекта

  Период реализации проекта составляет 1 год.  Использование проекта возможно при организации исследовательской работы на уроках, в процессе преподавания предмета   по авторским программам «Механика» (9 класс) и «Решение физических задач» (10-11класс), при подготовке учащихся  к ГИА и ЕГЭ, при проведении индивидуальных занятий,  а также на занятиях кружка «Удивительный мир физики».

5. Бюджет проекта

6. Ожидаемые результаты  проекта

Основными параметрами результативности педагогической деятельности является положительная динамика, связанная с развитием творческих способностей, выбором экзамена по физике.

-   стабильное качество знаний и успешность  обучения учащихся;

- устойчивый познавательный интерес учащихся к предмету и качественная динамика учебной мотивации деятельности.

Внедрение проекта связываю с созданием банка творческих заданий, развертыванием технологии творческого урока на весь школьный курс физики, организацией проектно-исследовательской лаборатории в рамках внеурочной деятельности по предмету. Это является особенно актуальным в связи с внедрением новой модели образования, и расширения возможностей компетентного выбора каждой личностью своего жизненного пути.

2. 7. Перспективы дальнейшего развития проекта

Дальнейшее развитие проекта может происходить в следующих направлениях:

• расширение участников проекта в следующем учебном году;
• создание в школе районного центра исследований для развития способностей учащихся;
• оснащение школьной физической лаборатории современным оборудованием.

Приложение 1

     В комплекте цифровой лаборатории Архимед 4.0 (Институт новых технологий, г. Москва): набор цифровых датчиков фирмыFourier Systems (США, Израиль), регистратор данных USBLink, справочное пособие.  

     В состав стандартной лаборатории по физике включены датчики: освещенности, влажности, температуры, напряжения, тока, давления газов, силы, индукции магнитного поля, расстояния от места установки датчика до объекта,микрофоны и др.
     USBLink - принципиально новый регистратор данных. Это простое в использовании многофункциональное устройство с 4 портами, к которым можно подключать до 8 датчиков одновременно и USB портом для подключения к компьютеру. Подсоединив USBLink к своему компьютеру, можно получить полноценную цифровую естественнонаучную лабораторию.    

     Программное обеспечение MultiLab 1.4.20 (www.fourier-sys.com) – идеальный инструмент для практического обучения, включающий следующее:

1.Отображение данных в виде графиков, таблиц или показаний шкалы прибора.

2. Получение данных от устройства USBLink в режиме реального времени (онлайн).

3. Журналы экспериментов, включающее в себя одновременно инструкции по проведению эксперимента, его настройки и отчет.

4. Мультимедийные возможности, позволяющие сопровождать полученные данные синхронизированными видео- и аудиоматериалами.

5. Полная совместимость с такими программными приложениями, как WORD и EXCEL.

6. Видеоанализатор движения, который способен преобразовывать видеозапись любого движения в набор данных.

     Экран MultiLab состоит из четырех окон: окно графиков, окно таблиц, окно видео и навигационное окно, называемое Картой данных. Можно открывать все окна одновременно или только некоторые из них. Наиболее часто используемые инструментальные средства и команды показаны на трех панелях инструментов. Инструменты, которые действуют во всех режимах работы программы, и инструменты управления регистратором размещены на основной (верхней) панели. Инструменты для работы с графиками находятся на панели графиков, инструменты таблицы – на панели таблицы.

Цифровая лаборатория предоставляет возможность организовать исследовательскую деятельность в профильных естественнонаучных классах на уроках, факультативах и спецкурсах по физике.       Последовательность действий по выполнению эксперимента с использованием цифровой лаборатории в наибольшей степени для учителя представляется в следующем виде.

I. Подготовительный этап:

• актуализация имеющихся знаний о предмете исследования;
• формулировка цели и задач исследования; выдвижение гипотез о процессе, средствах и результатах деятельности;
•  разработка метода решения задачи на основе имеющихся знаний (создание схемы экспериментальной установки, выбор приборов и материалов, порядок подготовки эксперимента, порядок проведения эксперимента;
•  методика анализа полученных данных).

II. Этап выполнения действий по созданию экспериментальной установки и получению первичных данных:

• сборка и наладка экспериментальной установки;
• проведение наблюдений и измерений;
• фиксирование полученных данных

III. Этап обработки и интерпретации результатов измерений и наблюдений:

• расшифровка, преобразование, математическая обработка, обобщение, интерпретация полученных данных, формулировка выводов;
• при необходимости – осуществление дополнительных серий измерений;
• изложение результатов работы.

Приложение 2

     В качестве примера предлагаю описание указаний для учащихся экспериментальной части проектно-исследовательской работы «Измерение и оценка параметров микроклимата температуры и влажности школьного кабинета»

Цель:  исследовать изменения температуры, влажности  в рабочем помещении до начала урока и после урока и выявить влияние естественной вентиляции на климат внутри помещения.

Задачи: 1) измерить температуру и влажность в рабочем помещении в течение урока(40 минут) при закрытых окнах и дверях

2) измерить температуру и влажность в рабочем помещении при открытых окнах и дверях в течение перемены (10 минут)

Схема экспериментальной установки

Штатив в виде треноги, установленный в центре исследуемого помещения с укрепленными на нем датчиками, которые подключены к регистратору данных USB Link

Приборы и материалы: ноутбук, регистратор данных USBLink, датчики температуры, влажности, штатив, соединительные провода для датчиков

Подготовка эксперимента

1. Выберите кабинет для исследования. 2. Установите штатив в центре помещения. 3. Разместите на штативе датчики на высоте 1-1,5 метров.

4. Закрепите ноутбук и подключенный к нему регистратор данных USBLink на штативе или рядом с ним.

5. Запустите программу MultiLab.

6. Подсоедините датчик влажности к Входу 1(I/0-1) регистратора данных USBLink.

7. Подсоедините датчик температуры к

Входу 2(I/0-2) регистратора данных USBLink.

8.Нажмите кнопку Настройка регистратора на основной панели инструментов программы MultiLab. Запрограммируйте регистратор:

Проведение эксперимента

1. При закрытых окнах и дверях в кабинете с учащимися начинайте измерения, нажав кнопку Пуск на основной панели инструментов программы MultiLab.

2. Через 40 минут откройте окна и двери, выпустите учащихся из кабинета.

3. Подождите 10 минут и нажмите кнопку Стоп.

4. Сохраните свои данные, нажав кнопку Сохранить.

Анализ результатов эксперимента

С помощью курсора исследуйте кривые климатических параметров и ответьте на следующие вопросы: В какой момент кривые графиков температуры и влажности стабилизируются? Какие изменения наблюдаются на каждой кривой?

Вопросы: Как влияет наличие людей в помещении на интенсивность изменения температуры и влажности? Достаточно ли времени для проветривания, чтобы температура понизилась?