Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

БЕРДЯНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра методики викладання фізико-математичних дисциплін та інформаційних технологій у навчанні

Курсова робота магістра

ПРОБЛЕМНЕ НАВЧАННЯ ЯК ЗАСІБ РОЗВИТКУ ТВОРЧИХ ЗДІБНОСТЕЙ МАЙБУТНІХ ВИКЛАДАЧІВ ФІЗИКИ

Студентка

Пуляєва Марія Дмитрівна

Науковий керівник:

Школа Олександр Васильович

Бердянськ 2013

Зміст

Вступ

Розділ 1. Теоретична частина

1.1 Система методів навчання загальної фізики у ВНЗ

1.2 Сутність та структура проблемного навчання

1.3 Методичні особливості реалізації проблемного навчання загальної фізики в системі фахової підготовки майбутнього вчителя фізики

Розділ 2. Практична частина

2.1 Розробка дидактичного матеріалу до лекційного заняття з теми: «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції»

2.2 Розробка тестових завдань з теми «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції»

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

фізика вчитель закон індукція

Актуальність теми. Найважливіший показник всесторонньо і гармонійно розвиненої особистості - наявність високого рівня розумових здібностей. Якщо навчання веде до розвитку творчих здібностей, то його можна поєднувати з розвиваючим навчанням, тобто таким навчанням, при якому викладач, спираючись на знання закономірностей розвитку мислення, спеціальними педагогічними засобами веде цілеспрямовану роботу з формування розумових здібностей і пізнавальних потреб своїх студентів в процесі вивчення цілей основ наук. Таке навчання є проблемним. Навчання студентів готовим прийомам розумової діяльності - це шлях досягнення звичайної активності, а не творчості.

Існує гостра соціальна потреба у творчості і творчих індивідах. Розвиток у студентів творчого мислення - одне з найважливіших завдань у сьогоднішній освіті. Прагнення реалізувати себе, проявити свої можливості - це той спрямовуючий початок, який проявляється у всіх формах людського життя - прагнення до розвитку, розширення, вдосконалення, зрілості, тенденція до вираження і прояву всіх здібностей.

Традиційне навчання, як правило, забезпечує студентів системою знань і розвиває пам'ять, але мало спрямовано на розвиток мислення, навичок самостійної діяльності. Проблемне навчання усуває ці недоліки, воно активізує розумову діяльність студентів, формує пізнавальний інтерес.

Ідеї проблемного навчання давно застосовувалися в практиці викладання фізики та інших предметів. Поява теоретичних робіт з проблемного навчання в середині 70-х років призвела до того, що викладачі почали активніше використовувати його у своїй практиці.

Досвід застосування окремих елементів проблемного навчання в школах та вищих навчальних закладах досліджено М.І. Махмутовим, Р.І. Малафєєвим, А.В. Усовою, І.Я. Лернером, І.Г. Дайри, Д.В. Вількеевим, В.С. Оконь. Вихідними при розробці теорії проблемного навчання стали положення теорії С.Л. Рубінштейна, Л.С. Виготського, А.Н. Леонтьєва, В.В. Давидова. Проблемність у навчанні ними розглядається як одна з закономірностей розумової діяльності учнів. Поступово поширюючись, проблемне навчання із загальноосвітньої школи проникло і у вищу, професійну школу.

Об'єкт дослідження - процес навчання курсу загальної фізики у вищому педагогічному закладі.

Предмет дослідження - методи, форми та засоби реалізації проблемного навчання в системі фахової підготовки майбутніх вчителів фізики.

Мета дослідження - визначити особливості методики організації навчального процесу з загальної фізики з елементами проблемного навчання.

Завдання дослідження:

1. Проаналізувати психолого-педагогічну літературу з питань проблемного навчання.

2. Визначити шляхи впровадження проблемного навчання на лекціях з фізики у ВНЗ.

3. Розробити дидактичний матеріал до лекційного заняття на тему: ««Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції».», з елементами проблемного навчання.

4. Розробити тестові завдання з теми «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції».

Завдання розв'язувалися за допомогою таких методів дослідження: аналіз філософської, психолого-педагогічної та методичної літератури з проблеми дослідження.

Теоретичне значення дослідження полягає у вдосконаленні методики вивчення загальної фізики з елементами проблемного навчання.

Практичне значення роботи полягає у розробці дидактичних матеріалів до лекційного заняття з теми «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції» з елементами проблемного навчання.

Розділ 1. Теоретична частина

1.1 Система методів навчання загальної фізики у ВНЗ

Мета активізації шляхом проблемного навчання полягає в тому, щоб зрозуміти рівень засвоєння понять і навчити не окремим розумовим операціям у випадковому порядку, який складається стихійно, а системі розумових дій для вирішення нестереотипних завдань. Ця активність полягає в тому, що учень, аналізуючи, порівнюючи, синтезуючи, узагальнюючи, конкретизуючи фактичний матеріал, сам отримує з нього нову інформацію. Іншими словами, це розширення поглиблення знань за допомогою раніше засвоєних знань або нове застосування колишніх знань. Нового застосування колишніх знань не може дати ні вчитель, ні книга. Це і є пошуковий метод навчання.

Розумовий пошук - складний процес; він, як правило, починається з проблемної ситуації, проблеми. Але не всякий пошук пов'язаний з виникненням проблеми. Справжня активізація учнів характеризується самостійним пошуком не взагалі, а пошуком шляхом вирішення проблем. Якщо пошук має мету рішення теоретичної, технічної, практичної навчальної проблеми або форм і методів художнього відображення, він перетворюється на проблемне вчення [5].

Основну відмінність між проблемним і традиційним навчанням вбачають в цілях і принципах організації навчального процесу.

Мета проблемного навчання - засвоєння не тільки основ наук (як в сформованому типі навчання), а й самого процесу отримання знань і наукових фактів, розвиток пізнавальних і творчих здібностей школяра. В основі організації проблемного навчання лежить принцип пошукової навчально-пізнавальної діяльності учня, тобто принцип «відкриття» ним наукових фактів, явищ, законів, методів дослідження і способів застосування знань на практиці [2].

Разом з тим проблемне навчання не можна уявляти як неперервний ланцюг самостійних «відкриттів» учнями нових законів, явищ. Воно передбачає оптимальне поєднання репродуктивної і творчої діяльності школярів по засвоєнню системи наукових понять і методів дослідження, способів логічного мислення. При проблемному навчанні не виключається пояснення вчителя і рішення учнями тренувальних завдань і вправ для вироблення необхідних умінь і навичок. Проблемне навчання, як і будь-який інший метод викладання, не універсально, проте воно являє собою важливу складову частину сучасної системи навчання фізики, і необхідно оптимальне поєднання його з іншими методами на різних етапах вивчення курсу, що враховує закономірності процесу засвоєння навчального матеріалу (наприклад, наявність готових знань, які можуть бути застосовані в ході вирішення проблем) [8].

При проблемному навчанні вчитель фізики, викладаючи матеріал і пояснюючи найбільш складні поняття, систематично створює на уроці проблемні ситуації й організовує навчально-пізнавальну діяльність учнів так, що вони на основі аналізу фактів, спостереження явищ (при демонстраційному або фронтальному експерименті) самостійно роблять висновки і узагальнення, формулюють (іноді за допомогою вчителя) правила, визначення понять, закони, зв'язки між фізичними величинами або застосовують наявні у них знання у новій ситуації - вирішують завдання, виконують лабораторні дослідження та інше [2].

Таким чином, проблемне навчання починається із створення про-проблемної ситуації - головного засобу активізації розумової діяльності школярів і проходить потім наступні основні етапи: формулювання проблеми; знаходження способів її вирішення; рішення проблеми; формулювання висновків; підведення підсумків.

Проблемна ситуація - це інтелектуальне ускладнення людини, що виникає у випадку, коли він не знає, як пояснити виникле явище, факт, процес дійсності, не може досягти мети відомим йому способом. Це спонукає людину шукати новий спосіб пояснення або спосіб дії. Проблемна ситуація є закономірністю продуктивної, творчої пізнавальної діяльності. Вона зумовлює початок мислення в процесі постановки та вирішення проблем.

Сутність проблемної ситуації становить невідповідність між уже засвоєними знаннями, вміннями і тими фактами і явищами, які необхідно пояснити. Не всяка проблемна ситуація стає навчальною проблемою, хоча кожна проблема містить проблемну ситуацію. Наприклад, питання вчителя: «Чим пояснюється поверхневий натяг в рідинах?», поставлене шестикласникам, створює проблемну ситуацію, але пошук відповіді їм ще недоступний, і вона переходить в навчальну проблему; рішення останньої можливе лише в IX класі при вивченні властивостей рідин. (Це розходження в характері проблемних ситуацій важливо для оцінки того, які з них потрібно створювати на уроках і яка можливість самостійного їх вирішення учнями, як використовувати у викладанні проблемну ситуацію, яка не стала проблемою) [9].

Труднощі аналізу проблемної ситуації повинні бути посильними для учня, і у нього повинно виникати бажання подолати їх; між тим рішення проблем не відразу доступно всім студентам, і проблемне навчання слід здійснювати в порядку ускладнення його видів. Так, починають зазвичай з евристичних бесід, проблемного викладу навчального матеріалу, в яких вчитель формулює, виокремлює проблему і показує шлях її вирішення. Потім переходять до виконання студентами експериментальних завдань і лабораторних робіт з обмеженою сферою самостійного пошуку і т.д. У зв'язку з цим розрізняють кілька рівнів проблемного навчання, при яких викладач:

1) сам формулює і вирішує проблему або показує, яким чином вона була вирішена в науці (проблемний виклад);

2) створює проблемну ситуацію і втягує студентів у спільний пошук її рішення (евристична бесіда, пошукові завдання та інше);

3) формулює проблему і пропонує її студентам для вирішення (у вигляді дослідницької лабораторної роботи, експериментальної задачі, завдання для домашніх дослідів і спостережень, завдання на конструювання установки, приладу і т. П.);

4) пропонує студентам сформулювати проблему і шукати шляхи її вирішення (характерно для факультативних і гурткових занять) [2].

Як видно, перший, важливий і відповідальний етап проблемного навчання - створення проблемної ситуації. Головним засобом для цього служать проблемні питання, а проте на уроках фізики з цією метою можна використовувати демонстраційний і уявний експеримент, фронтальні досліди, експериментальні задачі, спеціально вибрані факти з історії фізики та інше (як з їх допомогою здійснюється висування проблем, буде розглянуто нижче) [4].

Для успішної постановки проблеми важливе значення має правильність формулювання питання. Проблема повинна встановлювати логічний зв'язок між раніше засвоєними поняттями і уявленнями і тими, які підлягають вивченню, містити пізнавальну трудність і видимі межі відомого і невідомого, викликати почуття подиву при зіставленні нового з відомим і незадоволеність наявним запасом знань, умінь і навичок (останнє дуже важливо, оскільки пов'язує пізнавальне ускладнення з інтересом та емоціями) [1].

Загальні функції проблемного навчання:

- засвоєння студентами системи знань і способів розумової практичної діяльності;

- розвиток пізнавальної самостійності і творчих здібностей студентів;

- формування діалектико-матеріалістичного мислення студентів (як основи).

Крім того, проблемне навчання має спеціальні функції:

- виховання навичок творчого засвоєння знань (застосування окремих логічних прийомів і способів творчої діяльності);

- виховання навичок творчого застосування знань (застосування засвоєних знань у новій ситуації) і уміння вирішувати навчальні проблеми;

- формування і накопичення досвіду творчої діяльності (оволодіння методами наукового дослідження, вирішення практичних проблем і художнього відображення дійсності).

Як показали дослідження, можна виділити найбільш характерні для педагогічної практики типи проблемних ситуацій, загальні для всіх предметів.

1. Перший тип: проблемна ситуація виникає за умови, якщо студенти не знають способи вирішення поставленого завдання, не можуть відповісти на проблемне питання, дати пояснення новому факту в навчальній або життєвій ситуації.

2. Другий тип: проблемні ситуації виникають при зіткненні студентів з необхідністю використовувати раніше засвоєні знання в нових практичних умовах.

3. Третій тип: проблемна ситуація легко виникає в тому випадку, якщо є протиріччя між теоретично можливим шляхом рішення задачі і практичної нездійсненності вибраного способу.

4. Четвертий тип: проблемна ситуація виникає тоді, коли є суперечності між практично досягнутим результатом виконання навчального завдання і відсутністю в студентів знань для теоретичного обґрунтування [7].

1.2 Сутність та структура проблемного навчання

Майбутнє освіти знаходиться в тісному зв'язку з перспективами проблемного навчання. І мета проблемного навчання широка: засвоєння не тільки результатів наукового пізнання, а й шляху процесу отримання цих результатів; вона включає ще й формування пізнавальної самостійності учня і розвитку його творчих здібностей (крім оволодіння системою знань, умінь, навичок і формування світогляду).

В. Оконь під проблемним навчанням розуміє «сукупність таких дій, як організація проблемних ситуацій, формулювання проблем, надання учнем необхідної допомоги у вирішенні проблем, перевірка цих рішень і, нарешті, керівництво процесом систематизації та закріплення набутих знань» [11].

Д.В. Вількєєв під проблемним навчанням має на увазі такий характер навчання, коли йому надають деякі суттєві риси наукового пізнання [4].

Проблемна ситуація і навчальна проблема є основними поняттями проблемного навчання. Навчальна проблема розуміється як відображення логіко-психологічного протиріччя процесу засвоєння, яке визначає напрям розумового пошуку, пробуджує інтерес до дослідження сутності невідомого і що призводить до засвоєння нового поняття або нового способу дії. Існує дві основні функції навчальної проблеми:

- визначення напрямку розумового пошуку, тобто діяльності учня по знаходженню способу вирішення проблеми;

- формування пізнавальних здібностей, інтересу, мотивів діяльності учня по засвоєнню нових знань.

Для вчителя вона є засобом:

- управління пізнавальною діяльністю учня;

- формування його розумових здібностей.

У діяльності учня - служить стимулом активізації мислення, а процес її вирішення - способом перетворення знань у переконання [4].

Ситуація може бути різною. За змістом невідомого проблемні ситуації діляться: невідома мета; невідомий об'єкт діяльності; невідомий спосіб діяльності; невідомі умови виконання діяльності.

За рівнем проблемності:

- виникають незалежно від прийомів;

- викликається і дозволена вчителем;

- викликається вчителем, вирішується учнем;

- самостійне формування проблеми і її вирішення.

По виду неузгодженості інформації:

- несподіванки;

- конфлікту;

- припущення;

- спростування;

- невідповідності;

- невизначеності.

За методичним особливостям:

- ненавмисні;

- цільові;

- проблемний виклад;

- евристична бесіда;

- проблемні демонстрації;

- ігрові проблемні ситуації;

- дослідницька лабораторна робота;

- проблемний фронтальний експеримент;

- уявний проблемний експеримент;

- проблемне рішення задач;

- проблемні завдання.

Особливість проблемних методів полягає в тому, що вони засновані на створенні проблемних ситуацій, активної пізнавальної діяльності студентів, які перебувають у пошуку та вирішенні складних питань, що вимагають актуалізації знань, аналізу, умінь бачити за окремими фактами явища, закон [6].

У сучасній теорії проблемного навчання розрізняють два види проблемних ситуацій: психологічні і педагогічні. Перша стосується діяльності студентів, друга представляє організацію навчального процесу.

Педагогічна проблемна ситуація створюється за допомогою активізуючих дій, питань вчителя, що підкреслюють новизну, важливість, красу та інші відмінні якості об'єкта пізнання. Створення психологічної проблемної ситуації суто індивідуальне. Ні занадто важка, ні занадто легка пізнавальна задача не створює проблеми для учнів. Проблемна ситуація може створюватися на всіх етапах процесу навчання: при поясненні, закріпленні, контролі [10].

Учитель створює проблемну ситуацію, спрямовує учнів на її вирішення, організовує пошук рішення. Таким чином, студент стає в позицію свого навчання і як результат у нього утворюються нові знання, він опановує нові способи дії. Труднощі управління проблемним навчанням полягають в тому, що виникнення проблемної ситуації - акт індивідуальний, тому від викладача потрібне використання диференційованого та індивідуального підходу. Проблемна ситуація спеціально створюється викладачем шляхом застосування особливих методичних прийомів:

- викладач підводить студентів до протиріччя і пропонує їм самим знайти спосіб його розв'язку;

- зіштовхує протиріччя практичної діяльності;

- викладає різні точки зору на одне і те ж питання;

- пропонує класу розглянути явище з різних позицій;

- спонукає учнів робити порівняння, узагальнення, висновки із ситуації, зіставляти факти;

- ставить конкретні питання (на узагальнення, обґрунтування, конкретизацію, логіку міркування;

- визначає проблемні теоретичні та практичні завдання;

- ставить проблемні завдання (з недостатніми або надлишковими вихідними даними; з невизначеністю в постановці питання; із суперечливими даними; зі свідомо допущеними помилками; з обмеженим часом рішення; на подолання психічної інерції і інше).

Для реалізації проблемної технології необхідно:

- відбір найактуальніших, сутнісних завдань;

- визначення особливостей проблемного навчання в різних видах навчальної роботи;

- побудова оптимальної системи проблемного навчання, створення навчальних і методичних посібників і керівництв;

- особистісний підхід і майстерність викладача, що здатні викликати активну пізнавальну діяльність студента [5].

Розділ 2. Практична частина

2.1 Методичні особливості реалізації проблемного навчання загальної фізики в системі фахової підготовки майбутнього вчителя фізики

Проблемне навчання не може бути однаково ефективним у будь-яких умовах. Практика показує, що процес проблемного навчання породжує різні рівні як інтелектуальних труднощів учнів, так і їх пізнавальної активності і самостійності при засвоєнні нових знань або застосуванні колишніх значень у новій ситуації. Відповідно до видів творчості можна виділити три види проблемного навчання [14].

Перший вид - теоретична творчість - це теоретичне використання, тобто пошук і відкриття студентом нового для нього правила, закону, теореми і так далі. В основі цього виду лежить постановка і вирішення теоретичних навчальних проблем.

Другий вид - практична творчість - це пошук практичного вирішення, тобто пошук способу застосування відомого знання в новій ситуації, конструювання, винахід. В основі цього виду проблемного навчання лежить постановка і вирішення практичних навчальних проблем.

Третій вид - художня творчість - це художнє відображення дійсності на основі творчої уяви, що включає літературні твори, малювання, написання музичного твору, гру і так далі.

Всі види проблемного навчання характеризуються наявністю продуктивної, творчої діяльності учня, наявністю пошуку і вирішення проблеми. Перший вид найчастіше буває на лекції, де спостерігається індивідуальне, групове або фронтальне рішення проблеми; другий вид - на лабораторних, практичних заняттях, факультативі, на виробництві; третій вид - на лекції чи позалекційних заняттях [7].

Залежно від характеру взаємодії викладача і студентів виділяють чотири рівні проблемного навчання:

1. Рівень несамостійною активності - сприйняття учнями пояснення вчителя, засвоєння зразка розумової дії в умовах проблемної ситуації, виконання студентом самостійних робіт, вправ відтворюючого характеру, усне відтворення;

2. Рівень напівсамостійної активності характеризується застосуванням колишніх знань у новій ситуації і участь студентів у пошуку способу вирішення поставленої викладачем проблеми;

3. Рівень самостійної активності - виконання робіт репродуктивно-пошукового типу, коли студент сам вирішує по тексту підручника, застосовує колишні знання в новій ситуації, конструює, вирішує завдання середнього рівня складності, доводить гіпотези з незначною допомогою викладача і так далі;

4. Рівень творчої активності - виконання самостійних робіт, що вимагають творчої уяви, логічного аналізу і здогадки, відкриття нового способу вирішення навчальної проблеми, самостійного доказу; самостійні висновки і узагальнення, винаходи, написання художніх творів.

Ці показники характеризують рівень інтелектуального розвитку учнів і можуть застосовуватися вчителем як видимі показники просування учня в навчальному розвитку, в якості основного змісту [5].

Система загальних методів (найбільш відома номенклатура методів, пропонована М.Н. Скаткіним і І.Я. Лернером):

1. Пояснювально-ілюстративний;

2. Репродуктивний;

3. Проблемне викладання;

4. Частково-пошуковий;

5. Дослідницький метод.

Система методів проблемного навчання являє собою органічне поєднання загальних і бінарних методів.

В цілому можна говорити про шість дидактичних способів організації процесу проблемного навчання (тобто загальних методах), що представляють собою три види викладу навчального матеріалу викладачем і три види організації ним самостійної навчальної діяльності студентів:

а) монологічному;

б) розмірковуючому;

в) діалогічному;

г) евристичному;

ґ) дослідному;

д) методі програмованих завдань.

Розглянемо ці способи більш докладно.

А. Метод монологічного викладу. При монологічному методі викладач сам пояснює сутність нових понять, фактів, дає студентам готові висновки науки, але це робиться в умовах проблемної ситуації. Форма викладу - розповідь, лекція.

Б. Метод розмірковуючого викладу. Перший варіант - створивши проблемну ситуацію, викладач аналізує фактичний матеріал, робить висновки і узагальнення. Другий варіант - викладаючи тему, викладач намагається шляхом пошуку і відкриття вченого, тобто він ніби створює штучну логіку наукового пошуку шляхом побудови суджень і умовиводів на основі логіки пізнавального процесу. Форма - бесіда, лекція.

В. Метод діалогічного викладу. Являє діалог викладача з колективом студентів. Викладач у створеній ним проблемній ситуації сам ставить проблему і вирішує її, але за допомогою студентів, тобто вони беруть активну участь у постановці проблеми висунення припущень і доказу гіпотез. Діяльності студентів притаманне поєднання репродуктивного та частково-пошукового методів навчання. Основні форми викладання - пошукова бесіда, розповідь.

Г. Метод евристичних завдань. Сутність евристичного методу полягає в тому, що відкриття нового закону, правила тощо відбувається не викладачем за участю студентів, а самими студентами під керівництвом і за допомогою викладача. Формою реалізації цього методу є поєднання евристичної бесіди та вирішенням проблемних завдань.

Ґ. Метод дослідницьких завдань. Організовується викладачем шляхом постановки перед студентами теоретичних і практичних дослідницьких завдань, які мають високий рівень проблемності. Студент здійснює логічні операції самостійно, розкриваючи сутність нового поняття і нового способу дії. За формою організації дослідні роботи можуть бути різноманітні: студентський експеримент, екскурсія та збір фактів, бесіди з населенням, підготовка доповіді, конструювання та модулювання.

Д. Метод програмованих завдань. Це метод, при якому студенти за допомогою особливим чином підготовлених дидактичних засобів можуть здобувати нові знання і нові дії [1].

2.2 Розробка дидактичного матеріалу до лекційного заняття з теми: «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції»

План-конспект лекції

Тема лекції: «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції»

Вид навчального заняття: лекція з елементами проблемного навчання.

Цілі лекції:

- ввести поняття про магнітне поле (фізичний об'єкт, дії магнітного поля, джерела), сформувати вміння виділяти магнітне поле по його дії, сформувати матеріалістичні уявлення про магнітне поле (експериментальне доказ факту існування властивості та ін.)

- ввести поняття вектора магнітної індукції, вивчити закон Ампера; сформувати вміння характеризувати магнітне поле; познайомити студентів з експериментальним і теоретичним методами вивчення фізичних явищ

- вивчити будову та принцип дії приладу магнітоелектричної системи; продовжити відпрацювання знань про магнітне поле і його характеристики.

- сприяти самостійному мисленню студентів по застосуванню знань у різних ситуаціях, а також формуванню умінь робити висновки зі спостережень.

- активізація пізнавальних процесів; розвиток навичок творчого мислення та вміння долати пізнавальні труднощі.

Обладнання:

- комп'ютер;

- мультимедійний проектор;

- програмне забезпечення: Microsoft Office PowerPoint;

- демонстраційне обладнання: електронно-променева трубка або осцилограф, магніт.

План лекції:

1. Магнітна взаємодія струмів.

2. Вектор магнітної індукції.

3. Закон Ампера.

Хід лекції:

На початку лекції проводиться актуалізація знань з попередніх тем. (презентація слайд 2)

I. Фронтально повторюють наступні питання:

1. Як взаємодіють між собою нерухомі електричні заряди ?

2. Який механізм цієї взаємодії ?

3. Які властивості електричного поля ми вивчали ?

Викладач: Згадаймо, що ми знаємо про історію відкриття магнітного поля. (презентація слайд 3).



Викладач задає проблемні питання:

1. Чи діятиме магнітне поле на провідник без струму?

2. Що може служити індикатором магнітного поля?

3. Чи буде відхилятися магнітна стрілка поблизу провідника, якщо по ньому пропускати струм ?

Учитель. Яку гіпотезу про існування магнітного поля запропонував Ампер ? (слайд 4)

Магнітні властивості тіла визначаються замкнутими електричними струмами всередині нього.

Викладач. Особливої уваги заслуговують численні відкриття Ампера. Наприкінці 1820 року відкрив закон взаємодії провідників зі струмом.

Постановка проблеми демонстрація досвіду по взаємодії провідників зі струмом.

Студенти спостерігають, аналізують і роблять припущення про те, чим же викликане взаємодія провідників із струмом (формулюють гіпотезу).

Викладач. Змінює умови демонстрації, а саме змінює напрямок струму в провідниках, пропускається струм по одному провіднику.

Викладач задає наступні проблемні питання:

1. Поясніть причину взаємодії двох паралельних провідників зі струмом?

2. Чи буде відхилятися другий провідник, якщо вимкнути струм у першому провіднику ?

Студенти намагаються з'ясувати та пояснити природу взаємодії провідників зі струмом. (слайд 5).

Викладач. (Узагальнює роботу студентів і підводить їх до правильного розуміння фізики взаємодії) (слайд 9).



За сучасними уявленнями, взаємодія провідників зі струмом обумовлено дією на рухомі в них заряджені частинки магнітного поля сусіднього провідника зі струмом. Визначимо, з якою силою взаємодіють провідники ? Яку залежність встановив Ампер ? З експериментів Ампера випливало, зокрема, що сила взаємодії двох довгих прямолінійних паралельних провідників з постійним струмом прямо пропорційна твору сил струмів і обернено пропорційна відстані між ними . І тут ми маємо справу з тим рідкісним випадком, коли варто сказати про коефіцієнт пропорційності. Виявилося, що в системі одиниць СГС цей коефіцієнт дорівнює , де с - це швидкість світла.

У результаті проведення численних дослідів було показано, що взаємодія провідників зі струмом аналогічно дії струмів на магніти і магнітів на струми. Тому зазначений вид взаємодії отримав назву магнітного взаємодії.

Відзначимо істотну відмінність магнітного взаємодії від розглянутого вище електричного взаємодії зарядів. Останнє залежить від величини цих зарядів. Магнітне взаємодія виникає лише при русі зарядів, тобто при наявності струмів, і залежить від величини цих струмів.

II. Основна навчальна проблема при вивченні нового матеріалу - вивчення характеристик, які можна використовувати для опису властивостей магнітного поля.

1. Необхідно повторити і поглибити уявлення про введення вектора магнітної індукції В. Це векторна характеристика магнітного поля: вона має напрям і числове значення.

- Що характеризує В ?

- Що називають лінією магнітної індукції ?

- Для чого вона вводиться ?

- Чи є лінії магнітної індукції в природі?

Далі студенти вивчають магнітні поля по картині ліній магнітної індукції, відпрацьовують правило буравчика. Наведемо приклади експериментальних завдань (слайд 10).

1. Відомо напрямок ліній магнітної індукції (рис. 3, 4). Вкажіть напрямок струму в провіднику.

2. Визначте напрям ліній магнітного поля, використовуючи правило буравчика (рис. 5). По розташуванню магнітних стрілок визначте напрямок струму в провіднику (рис. 6).

3. Як встановиться магнітна стрілка, якщо по провіднику пропустити постійний електричний струм (рис. 7) ? Визначте полюса джерела живлення, якщо магнітна стрілка близько провідника орієнтована так, як показано на малюнку 8.



2. Як визначити В - навчальна проблема уроку.

Викладач показує демонстрацію, використовуючи комп'ютер.

6. Демонстрація № 1: Дія магнітного поля подковообразного магніту на провідник із струмом (елемент струму). Демонстрація ведеться через мультимедійний проектор.

Питання для організації бесіди :

Чи залежить відхилення провідника із струмом (сила, що діє на провідник) від сили струму?

Чи залежить відхилення провідника з струмом від довжини провідника?

Чи залежить характеристика В магнітного поля від сили струму, від довжини провідника? (Відповідь. Ні, не залежить.)

Студени роблять висновок: ставлення В=F/Il можна прийняти за характеристику магнітного поля, так як воно не залежить ні від сили струму, ні від довжини провідника. Відношення величини В=F/Il залежить від магнітного поля і може служити кількісною характеристикою.

Студенти роблять висновок - магнітна індукція поля - це векторна величина, що є силовий характеристикою магнітного поля.

3. Закон Ампера. Нам відомий експериментальний факт: магнітне поле діє на провідник зі струмом. Ми вже згадували, що Амперу вдалося встановити закон для сили магнітного взаємодії двох довгих прямолінійних паралельних провідників з постійним струмом . Далі при аналізі властивостей магнітного поля ми використовували зручне поняття - «Елемент струму».

У 1826 р. Французький фізик А.М. Ампер сформулював закон, що описує цю дію магнітного поля:

Сила dF, з якою магнітне поле діє на елемент dl провідника із струмом, що знаходиться в магнітному полі, прямо пропорційна силі струму I в провіднику і векторному добутку елемента довжини dl провідника на магнітну індукцію B:

Напрям сили визначається за правилом обчислення векторного множення, яке зручно запам'ятати за допомогою правила лівої руки.

Модуль сили Ампера можна знайти за формулою:

де - кут між векторами магнітної індукції і струму.

Сила dF максимальна коли елемент провідника зі струмом розташований перпендикулярно лініям магнітної індукції ():

При цьому напрямок сили визначається за правилом лівої руки.

При поясненні матеріалу важливо порівняно швидко ввести закон, а освоєння відпрацьовувати при вирішенні завдань.

4. У будь-якої фізичної величини є одиниця виміру. Викладач дає визначення тесла.

Для закріплення матеріалу викладач вирішує типове завдання.

1. Модуль магнітної індукції поля Землі дорівнює 5 * 10 -5 Тл. Яка сила діє на провідник довжиною 100 м, по якому тече струм силою 10 А ?

5. Викладач демонструє пристрій і принцип дії демонстраційного гальванометра (амперметра і вольтметра). За малюнком на мультимдійній дошці задаються питання: в яких областях приладу існує магнітне поле ? Який вигляд мають полюса постійного магніту ? Навіщо вони потрібні? Чи повертається котушка (див. Рис. На дошці) на 90 ° ? Як спрямований струм в котушці при позначених силах? Який прилад - амперметр або вольтметр - зображений на малюнку? (Відповідь. Гальванометр. Залежно від внутрішнього опору він може бути амперметром або вольтметром. Це досягається використанням шунтів і додаткових опорів.)

Закінчити лекцію можна розповіддю про захист від магнітних полів : екранування дії постійного магніту на магнітну стрілку, на рамку зі струмом (приклад з рамкою гальванометра) та ін.

2.2 Розробка тестових завдань з теми «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції»

Завдання 1

Щодо статичних магнітних полів справедливі твердження :

Варіанти відповідей :

1) силові лінії магнітного поля розімкнуті;

2) магнітне поле діє на заряджену частку з силою, пропорційній швидкості частинки;

3) циркуляція вектора напруженості магнітного поля уздовж довільного замкнутого контуру визначається струмами, що охоплюються цим контуром.

Завдання 2

Щодо статичних магнітних полів справедливі твердження:

Варіанти відповідей:

1) магнітне поле є вихровим;

2) магнітне поле діє тільки на рухомі електричні заряди;

3) потік вектора магнітної індукції крізь довільну замкнуту поверхню відмінний від нуля

Завдання 3

Магнітний момент кругового струму, зображеного на малюнку, спрямований...

Варіанти відповідей :

1) по осі контуру вправо; ?

2) за напрямком струму;

3) по осі контуру вліво;

4) проти напрямку струму

Завдання 4

Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі, має напрямок...



Варіанти відповідей :

1) г;

2) а;

3) в;

4) б

Завдання 5

Траєкторія руху електрона в однорідному магнітному полі являє собою окружність, розташовану в площині малюнка. Якщо електрон обертається проти годинникової стрілки, то лінії магнітної індукції поля направлені...

Варіанти відповідей:

1) ? 2) 3) 4)

Завдання 6

На малюнку зображені перетину двох паралельних прямолінійних довгих провідників, розташованих у двох вершинах рівностороннього трикутника. Якщо по провідникам протікають однакові за величиною струми, то вектор B індукції результуючого магнітного поля в точці А, розташованої в третій вершині трикутника, має напрямок...

Варіанти відповідей:

1) 1;

2) 2;

3) 4;

4) 3 ?

Завдання 7

На малюнку зображені перетину двох паралельних прямолінійних довгих провідників з однаково спрямованими струмами, причомуJ₁>J₂. Індукція В результуючого магнітного поля дорівнює нулю в деякій точці інтервалу...

Варіанти відповідей :

1) d; 2) b; 3) c; 4) a

Завдання 8

На малюнку зображені перетину двох паралельних прямолінійних довгих провідників з протилежно спрямованими струмами, причому I₁ = 2I₂. Індукція В магнітного поля дорівнює нулю в деякій точці ділянки...

Варіанти відповідей :

1) b;

2) c;

3) d;

4) a

Завдання 9

При збільшенні сили струму в одному прямолінійній провіднику в 2 рази, а в іншому в 5 раз, сила взаємодії між ними...

Варіанти відповідей :

1) збільшиться в 10 разів; ?

2) збільшиться в 2,5 рази;

3) збільшиться в 2 рази;

4) зменшиться в 2,5 рази

Завдання 10

Два нескінченно довгих паралельних провідника із струмами I₁=I, I₂=2I, розташовані на відстані а один від одного.



Якщо індукція магнітного поля, створеного другим провідником, в точці А дорівнює 0,06 Тл, то індукція результуючого поля в цій точці дорівнює...

Варіанти відповідей :

1) 0,24 Тл;

2) 0;

3) 0,18 Тл;

4) 0,12 Тл

Завдання 11

На рис. зображено переріз двох прямолінійних нескінченно довгих провідників зі струмом. Відстань АС між провідниками дорівнює 10 см, I₁ = 20 А, I₂ = 30 А. Знайти магнітну індукцію поля, викликаного струмами I₁ і I₂ в точках М₁, М₂ і М₃. Відстані М₁А = 2 см, АМ₂ = 4 см і СМ₃ = 3 см.

А. [ 0,15 мТл; 0,20 мТл; 0,17 мТл ] В. [ 150мТл; 200 мТл; 170 мТл ]

С. [ 150 мкТл; 200 мкТл; 170 мкТл ] D. [ 1,5 мТл; 2,0 мТл; 1,7 мТл ]

Завдання 12

Вирішити попередню задачу за умови, що струми течуть в одному напрямку.

А. [ 0,25 мТл; 0; 0,23 мТл ] В. [ 25 мкТл; 0; 23 мкТл ]

С. [ 0; 250 мТл; 230 мТл ] D. [ 2,5 мТл; 2,3 мкТл; 0 ]

Завдання 13

Два прямолінійних нескінченно довгих провідника розташовані перпендикулярно один до одного і знаходяться в одній площині Знайти магнітну індукцію поля в точках М₁ і М₂, якщо I₁ = 2 А і I₂ = 3 А. Відстані АМ₁ = АМ₂ = 1 см, DМ₁ = СМ₂ = 2 см.

А. [ 10 ? 5 Тл; 7 * 10 ? 5 Тл ] В. [ 10 ? 7 Тл; 7 * 10 ? 7 Тл ]

С. [ 10 мТл; 70 мТл ] D. [ 1 мТл; 7 мТл ]

Завдання 14

Два прямолінійних нескінченно довгих провідника розташовані перпендикулярно один до одного і знаходяться у взаємно - перпендикулярних площинах.Знайти магнітну індукцію поля в точках М₁ і М₂, якщо I₁ = 2 А і I₂ = 3 А. Відстані АМ₁ = АМ₂ = 1 см і АС = 2 см.

А. [ 4,5 * 10 ? 5 Тл; 7,2 * 10 ? 5 Тл ] В. [ 7 * 10 ? 7Тл; 7 * 10 ? 7Тл ] С. [ 4,5 мТл; 7,2 мТл ] D. [ 45 мТл; 72 мТл ]

Завдання 15

Зображено переріз трьох прямолінійних нескінченно довгих провідників зі струмом. Відстані АС = СD = 5 см; I₁ = I₂ = I; I₃ = 2I. Знайти точку на прямій АD, в якій індукція магнітного поля, викликаного струмами I₁, I₂, I₃, дорівнює нулю.

A. [ 3,3 см від I1 вправо ] B. [ 3,3 см від I1 вліво ]

С. [ 3,3 см від I2 вправо ] D. [ 3,3 см від I3 вліво ]

Висновки

У результаті аналізу літератури з питання було виявлено, що теорія проблемного навчання на сьогоднішній день розроблена і прийнята. Існує велика кількість методів, що реалізують принцип проблемності і психологічні і методичні рекомендації з проведення уроків фізики з елементами проблемного навчання. Використання елементів проблемного навчання при вивченні фізики найбільш актуально в порівнянні з іншими дисциплінами. Цей факт підтверджують багато психологічних, філософських та педагогічних досліджень. На відміну від традиційного, проблемне навчання більш трудомістке у створенні та здійсненні. Проте, за всю історію свого існування розробки елементів проблемного навчання нагромадили величезний багаж, який дозволяє зробити навчання фізики не абстрактним, цікавим для кожного і практично ефективним. Така форма навчання дозволяє зрозуміти не тільки теоретичні поняття, відомості і факти, але і користуватися ними в житті з благородними цілями.

Виходячи з усього вищесказаного, була розкрита сутність проблемного навчання та інтелектуального розвитку. Розглянуто можливості інтелектуального розвитку в умовах проблемного навчання, його організацію і керівництво в процесі навчання фізики. Розкриваючи ці питання, я прийшла до висновку, що проблемне навчання - фактор інтелектуального та творчого розвитку студентів.

Були розроблені дидактичні матеріали до лекційного заняття з теми «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції» з елементами проблемного навчання, які можуть бути використані для активізації пізнавальної активності студентів під час вивчення цієї теми. Так було розроблено тестові завдання з теми «Магнітна взаємодія струмів. Закон Ампера. Вектор магнітної індукції» для оцінки знань, умінь і навичок студентів.

Список використаних джерел

1. Бабанський Ю.К. Оптимізація навчального процесу (загальнодидактичний аспект) / Ю.К. Бабанський--М.: «Педагогіка», 1977. - 256 с.

2. Брушлинский А. В. Психология мышления и проблемное обучение / А. В. Брушлінскій -- М.: «Знание», 1983. - 96с.

3. Бугаєв А.И. Методика преподавания физики в средней школе / А.И. Бугаєв - М.: «Просвещение», 1981. - 288 с.

4. Вербиций А.А. Активне навчання у вищій школі: контекстний підхід: Метод. Посібник / А.А. Вербиций - М.: «Вища школа», 1991. - 207 с.

5. Ковалёв А.Г.: Психология личности / А.Г. Ковальов -М.: «Просвещение», 1965. - 289 с.

6. Кудрявцев В.Т. Проблемное обучение: истоки, сущность, перспективы / В.Т. Кудрявцев - М.: «Знание», 1991. - 80 с.

7. Лернер И.Я. Проблемное обучение./ И.Я Лернер М.: «Знание», 1974. - 64 с.

8. Матюшкин А. М. Актуальные проблемы проблемного обучения / А.М. Матюшкин - М.: «Просвещение», 1968. - 203 с.

9. Махмутов М.И. Пробленмное обучение / М.И. Махмутов - М.: «Прсвещение», 1975. - 368 с.

10. Махмутов М.И. Организация проблемного обучения в школе. Книга для учителей / М.И. Махмутов - М.: «Просвещение», 1977. - 240 с.

11. Оконь В. Основы проблемного обучения. Пер. з польськ / В. Оконь - М.: «Просвещение», 1968. - 208 с.

12. Основы общей психологии / С.Л. Рубинштейн - М.: «Питер», 1999. - 644 с.

13. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова -М.: «Академия», 2006. - 560 с.

14. Яковлева О.О. Психология развития творческого потенциала личности/ О.О. Яковлева - М.: «Фланта», 1997. - 433 с.

15. Фридман Л.М. Проблемная организация учебного процесса / Л. М. Фридман, В. Маху. - М.: "Академия", 1990. - 206 с.

16. Проблемный подход в обучении/ Т. И. Шамова - Новосибирск, 1969. - 302 с.

17. Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Загальна фізика: Електрика і магнетизм/ За заг. ред. В.Й. Сугакова - К.: "Вища школа", 1990. - 367с.

Размещено на Allbest.ru