Применение электронного сборника задач при изучении квантовой оптики в средней общеобразовательной школе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение электронного сборника задач при изучении квантовой оптики в средней общеобразовательной школе

1. Физическая задача как объект познавательной деятельности учащихся

1.1 Содержание понятия о задаче

В настоящее время однозначного и общепринятого определения понятия «задача» не существует. Это объясняется тем, что в различных областях знаний (психологии, педагогике, кибернетике, методике преподавания физики и др.) при определении этого понятия используются различные подходы и критерии.

Существуют даже различные точки зрения на определение задачи в пределах одной области знаний (например, в психологии). Так, психолог А.Н. Леонтьев определяет понятие «задача» как ситуацию, требующую от субъекта некоторого действия, и считает это определение наиболее общим, широким, охватывающим психологические, педагогические, социальные, экономические, учебные и др. задачи [19].

Среди задач различных видов принципиально выделяются своим назначением и спецификой учебные задачи. Учебная задача по Д.Б. Эльконину представляет собой ситуацию, позволяющую решающему овладеть способами, механизмами, процессами выполнения действий, направленных на овладение определенной системой знаний [19].

Основное назначение, цель и результат учебной задачи заключается в усвоении этих знаний, т.е. в изменении самого действующего субъекта, а не в изменении объектов, с которыми он действует (как это обычно бывает при решении задач других видов). Таким образом, в процессе решения учебных задач у учащихся формируется система знаний вместе с овладением системой способов деятельности. Овладение способами деятельности делает знания учащихся действенными и активными.

Прежде всего, любая задача - это, с одной стороны, комплексная проблема, требующая нахождения способа действий для её решения, с другой - средство для переноса общих теоретических знаний в конкретные действия [4].

Распространенным является понимание задачи как ситуации (проблемной ситуации), в которой человек для достижения стоящей перед ним цели должен установить неизвестное на основе его связи с известным, ситуации с незаполненными местами, которые должны быть заполнены для того, чтобы цель была достигнута.

Проблемная ситуация возникает у человека, который в своей деятельности встречает трудности, препятствия. Препятствие может быть самой различной природы: недостача или несоответствие знаний, средств и способов их применения, необходимость провести некоторые неизвестные действия достижения цели. Кроме этого, субъект (человек) должен заметить, уяснить и пожелать устранить это препятствие.

Столкнувшись с проблемой и уяснив ее, человек начинает активную мыслительную деятельность. Он анализирует ситуацию, выявляет все ее составные части, связи и соотношения с ними, характер и особенности препятствия. Результат такого анализа закрепляется в речи. Полученные при этом описании проблемной ситуации данные, на каком-нибудь языке и есть задача.

Таким образом, задачу можно рассматривать как модель проблемной ситуации, выраженную с помощью естественного или искусственного языка.

Познавательная задача характеризуется наличием у учащихся конкретной цели, учетом имеющихся условий и требований, необходимых для решения задачи, применением соответствующих цели и условиям способов или приемов решения.

В методике преподавания физики не существует однозначного определения физической учебной задачи. Так, А.В. Усова и Н.Н. Тулькибаева определяют Физическую учебную задачу как ситуацию, требующую от учащихся мыслительных и практических действий на основе использования законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике, умениями применять их на практике и развитие мышления» [19].

С.Е. Каменецкий и В.П. Орехов физической задачей в учебной практике называют небольшую проблему, которая решается с помощью логических умозаключений, математических действий и эксперимента на основе законов и методов физики. По существу, на занятиях по физике каждый вопрос, возникший в связи с изучением учебных знанийявляется для учащихся задачей» [8].

Б.С. Беликов под физической задачей понимает «физическое явление, точнее - его словесная модель (или совокупность явлений) с некоторыми известными и неизвестными физическими величинами, характеризующими это явление» [2].

В современной школе физические задачи являются мощным орудием изучения предмета. Практика показывает, что физический смысл различных определений, правил, законов становится действительно понятным учащимся лишь после неоднократного применения их к конкретным частным примерам-задачам [3].

Анализ содержания понятия задача позволяет более четко смоделировать процесс обучения решению задач. Поэтому важно, чтобы учащиеся представляли, что такое задача, каково ее содержание и структура, из каких частей она состоит, в чем заключается сущность процесса решения и т.д. Понимание сущности задачи достигается, прежде всего, через раскрытие содержания и выявления ее структуры.

1.2 Структура задачи

Рассмотрим основные подходы к определению структуры, выделению элементов учебной задачи, ее компонентного состава. Обычно считают, что физическая задача состоит из двух компонентов: условия и требования.

Условие - это часть задачи, содержащая сведения о физических объектах, явлениях, процессах, их состояниях и др.

Требование - это та часть задачи, в которой указана цель ее решения, т.е. все то, что необходимо установить в результате решения (найти неизвестную величину, доказать наличие или отсутствие какого-либо свойства или отношения, построить, составить, преобразовать объекты задачи) [19].

Л.М. Фридман к этим элементам в структуре задачи добавляет оператор. Оператор - совокупность действий (операций), которые надо произвести над условием задачи, чтобы выполнить ее требования [18].

Более обобщенный подход к решению вопроса о структуре задачи предлагает В.М. Глушков. Он в задаче разделяет задачную и решающую системы. К задачной системе относятся условия и требования задач. В решающую систему входят научные методы, способы и средства, которые в нашем понимании являются источниками создания конкретных алгоритмов и эвристик для решения задач [19].

Таким образом, задачная и решающая системы составляют структуру задачи, в которую входят исходные объекты, подвергающиеся определенному преобразованию, и продукты этого преобразования.

Структуру задачи определяет характер отношений, связей и зависимостей между условием и требованием, заданными и искомыми величинами задачи. Если учащиеся знакомы со структурой задачи, то это облегчает анализ задачи и поиск методов и средств решения

1.3 Уровни сложности физических задач

Во многих сборниках задач по физике содержатся задачи разной сложности (трудности). Выделяются различные группы задач: простые, сложные и очень сложные задачи (низкого и среднего уровня сложности, повышенной сложности и олимпиадные). Однако при этом критерии отнесения задач к разным уровням сложности не определяются однозначно.

Понятия «сложность задачи» и «трудность задачи» в методике преподавания физики часто применяют как понятия синонимы, поскольку ими характеризуется и субъективная сторона решения задачи - сможет ли учащийся решить или нет.

Трудность задачи в большей степени характеризует субъективность ее решения, чем содержание, сложность же - наоборот.

Наряду с субъективными признаками рассматриваемого понятия имеются и объективные. Их можно выделить исходя из анализа структуры физической задачи, который представлен на рисунке 1.

Критериями сложности задач являются: количество и сложность взаимосвязи объектов исследования; применяемый способ задания задачной ситуации; явный или неявный способы формулировки требования; сложность применяемого математического аппарата. В явном виде требование задачи сформулировано в том случае, когда необходимо найти значение одной или нескольких физических величин, являющихся характеристиками объектов исследования. Исходя из выделенных критериев сложности задач, можно следующим образом выделить уровни сложности задач (таблица 1) [10].

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.4 Основные этапы решения задач

При решении физических задач можно выделить определенные этапы. Так В.А. Балаш - решение большинства физических задач расчетного характера делит на четыре этапа: а) анализ условия задачи и его наглядная интерпретация схемой или чертежом; б) составление уравнений, связывающих физические величины мо, которые характеризуют рассматриваемое явление с количественной стороны; в) совместное решение полученных уравнений относительно той или иной величины, считающейся в данной задаче неизвестной; г) анализ полученного результата и числовой расчет [1].

Уровни сложности задачи

Уровень сложности задачи	Объекты исследования	Требования задачи	Способ задания условия	Математический аппарат
1	Одно явление (один процесс). 1-2 объекта	Объяснить и прогнозировать ход явление	Текстовый, задача-рисунок	Не применяется
2	Одно явление (один процесс). 1-2 объекта	Задано в явном виде. Найти значение одной физической величины	Текстовый, задача-рисунок	Простой
3	Одно - два явления (один - два процесса). 1-2 объекта	Задано в явном виде. Найти значение 1-2 физических величин	Текстовый, задача- рисунок	Простой
4	Два - три явления (Два - три процесса). 2-3 объекта	Задано в явном виде. Найти значение 1-2 физических величин	Текстовый, графический	Не очень сложный
5	Два - три явления (Два - три процесса). 2-3 объекта	Задано в неявном виде. Найти значение 1-2 физических величин	Любой	Сложный

Б.С. Беликов - различает три этапа: физический, математический и анализ решения. Физический этап начинается с ознакомления с условиями задачи и заканчивается составлением замкнутой системы уравнений, в число неизвестных которой входят и искомые величины. После составления замкнутой системы уравнений задача считается физически решенной [2].

Математический этап начинается решением замкнутой системы уравнений и заканчивается получением числового ответа. Этот этап можно разделить на два следующих: а) получение решения задачи в общем виде; б) нахождение числового ответа задачи. Решив систему уравнений, находят решение задачи в общем виде. Произведя арифметические вычисления, получают числовой ответ задачи [2].

После получения решения в общем виде и числового ответа проводят этап анализа решения. На этом этапе выясняют, как и от каких физических величин зависит найденная величина, при каких условиях эта зависимость осуществляется и т.д. [2].

А.И. Бугаев выделяет следующие этапы решения физической задачи: 1) чтение условия и выяснение смысла терминов и выражений; 2) краткая запись условия: выполнение соответствующего ему рисунка (чертежа, схемы, графика); 3) анализ содержания задачи с целью выяснения ее физической сущности и отчетливого представления учащимися рассматриваемого в условии явления или состояния тел, восстановление в памяти учеников понятий и законов, которые нужны для решения;

4) составление плана решения (проведения опыта), дополнение условия физическими константами и табличными данными; анализ графических материалов (графиков, фотографий и т.п.); 5) перевод значений физических величин в единицы СИ; 6) нахождение закономерностей, связывающих искомые и данные величины, запись соответствующих формул; 7) составление и решение системы уравнений в общем виде (сборка установки для опыта и выполнение его); 8) вычисление искомой величины (анализ результата эксперимента); 9) анализ полученного ответа; оценка влияния упрощений, допущенных в условии и при решении (выполнении эксперимента); 10) рассмотрение других возможных способов решения задачи; выбор из них наиболее рационального [3].

А.В. Усова и Н.Н. Тулькибаева выделяют этапы решения задач: 1) подготовка решения (прием, восприятие, представление информации, распознавание заданной ситуации на основе известных, разработка вариантов решения, выбор решения, оценка эффективности выбранного решения); 2) принятие схемы решения (волевое действие); 3) решение (осуществление принятого решения) [19].

Анализ описанных подходов по выделению этапов решения физических задач позволил их детализировать и представить их в виде:

- восприятие задачной ситуации, краткая запись условия (методы восприятия - словесные, текстовые, экспериментальные, перевод единиц измерения в СИ, выполнение рисунка, схемы или чертежа);

- анализ задачной ситуации (выделение взаимодействующих элементов, изменение условий взаимодействия тел, изменение состояний взаимодействующих тел, введение параметров состояний);

- составление плана решения (выделение и установление функциональных зависимостей между параметрами, установление очередности выполнения действий);

- реализация плана решения (составление системы уравнений, решение уравнений, выполнение действий, расчет искомой величины);

- анализ полученного результата.

С целью изучения проблемы трудностей учащихся при решении задач по физике было проведено анкетирование учителей физики. Им предлагалось проранжировать по сложности для учащихся описанные этапы решения задач. В анкетировании участвовало 30 человек. Результаты анкетирования учителей приведены ниже в виде круговых диаграмм (рис. 2).

	1. Не понимают задачной ситуации. 2. Не помнят последовательность решения задач. 3. Не помнят физических формул. 4. Не умеют подобрать необходимые для решения задач формулы. 5. Не могут выполнять простейшие математические действия с математическими выражениями, равенствами и т.п.

Выводы:

1. В содержание электронного сборника задач по физике целесообразно включать физические задачи разных уровней сложности.

2. Важным содержанием электронного сборника задач по физике является аппарат, обеспечивающий преодоление трудностей учащихся при решении физических задач.

2. Теоретические основы создания сборника задач

2.1 Логико-методологическая основа сборника задач

Взаимообусловленность диалектики, логики и теории познания предопределило широкое использование диалектической логики как методологии процесса познания и образования в целом и решения проблем конструирования сборника задач. В связи с этим реализация логико-методологического аспекта концепции предполагает содержание сборника на основе законов и принципов диалектической логики, когда трактовка каждого понятия исходит из диалектики самого предмета [15]. Принципы диалектической логики (историзма, детерминизма, системности, единства исторического и логического, диалектического противоречия и др.) фиксируются как в содержании обучения, так и в методах. При этом основы содержания учебной дисциплины, ее логики раскрываются через историю развития науки, что необходимо для понимания через задачи школьниками путей развития науки и методов решения научных проблем.

Разработка содержания сборника задач на основе принципов диалектики позволяет выделить в материале единство противоположностей. Это дает возможность:

- объединить информацию в крупные блоки, что способствует установлению внутри- и межпредметных связей;

- провести теоретический анализ содержания и определить существенные и второстепенные компоненты содержания, генерализировать материал сборника;

- обозначить генетически исходные элементы, служащие основой для логического развертывания всей понятийной системы предметных знаний;

- предупредить появление в содержании обучения формально-логических противоречий, которые не являются аналогом действительности;

- обозначить диалектические противоречия в качестве содержательного «ядра» тем курса.

2.2 Психологическая основа сборника задач

Конструирование сборника должно осуществляться с учетом психологических особенностей формирования мышления и личности школьника. Реализация психологического аспекта концепции сборника предполагает превращение учащихся из объекта обучения в субъект учебной деятельности. Это достигается только на основе самостоятельной теоретической и практической деятельности школьников. Поэтому сборник задач необходимо ориентировать на формирование мотивов учения.

Обеспечение мотивации обучения - сложная психологическая проблема, решение которой непосредственно связано с характером педагогического воздействия на учащихся. В рамках его традиционного понимания можно зафиксировать манипулятивную природу обучения. Манипуляция, в самом общем смысле, трактуется как воздействие на психоэмоциональную сферу индивида, с целью получения скрытого от него результата. Поскольку манипуляция имеет дело с мотивационными структурами внутреннего мира человека, она широко используется как средство мотивационного обеспечения учебного процесса [6].

Необходимым звеном самостоятельной учебной деятельности являются действия контроля и оценки, предполагающие осознание степени правильности решения задачи и необходимости принятия дополнительных шагов для достижения цели.

Контроль и оценка учащимися результатов своей деятельности побуждают к выдвижению новых целей, постановке новых задач, продолжению процесса учения.

Так же основанием создания сборника является учет психологических особенностей усвоения информации. С точки зрения психологии, усвоение информации рассматривается во взаимосвязи процессов понимания и запоминания, которые протекают одновременно, независимо от волевой направленности сознания [5].

Понимание текста учащимися предполагает установление связи между смысловыми частями текста и целым текстом, в котором отражены реальные связи. Поэтому при формулировке задач следует учитывать наличие четырех уровней понимания учащимися текста: понимания явного смысла предложения; понимания связей между предложениями; выявления учащимися неявной связи между частями текста (предложениями, абзацами) и между ними и прежними знаниями; выявления учащимися скрытых связей между частями текста, между ними и трудно актуализируемыми знаниями текста. [13].

2.3 Дидактическая основа сборника задач

Сборник задач по физике является одним из важнейших дидактических средств обучения. Он должен отвечать основным требованиям и положениям дидактики, соответствовать целям обучения в современной школе, содержанию обучения в целом и по конкретным дисциплинам, общепринятым принципам обучения, организационным формам обучения. Одним из основополагающих дидактических оснований для конструирования сборника задач по физике является учет единства содержательной и процессуальной сторон обучения, а также единство преподавания и учения. В связи с этим сборник задач по физике как и учебник выступает одновременно как носитель содержания образования и форм фиксации различных элементов содержания образования и как проект (модель) учебного процесса. [13]

Сборник задач по физике должен соответствовать типовой программе по:

- структуре (в нем выделяются разделы, темы в соответствии с программой курса);

- объему знаний (степени полноты отражения основных закономерностей, понятии, законов, теорий);

- характеру формирования у учащихся общеучебных и специальных умений и навыков (в сборнике следует предусмотреть систему заданий, которые необходимы для формирования общеучебных и специальных умений: заданий на основе использования различных знаний, заданий на установление причинно - следственных связей; в заданиях сборника должна отражаться система практических заданий, если она предусмотрена программой предмета);

- характеру раскрытия понятий, законов, теорий, отдельных вопросов и целых разделов программы (сборник должен соответствовать принятой концепции образования по предмету, требованиям методики преподавания предмета). [13]

Выводы:

1. Содержание электронного сборника должно строиться по модульному принципу.

2. В электронном сборнике задач должен быть обеспечен самоконтроль познавательной деятельности учащихся и приведен ответ для задачи.

3. В электроном сборнике задач должна быть обеспечена помощь учащимся на каждом этапе познавательной деятельности при решении задач.

3. Электронный сборник задач по квантовой оптике

3.1 Структура электронного сборника задач

Анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы, проведенный в разделах 1 и 2 позволили определить следующую структуру электронного сборника задач:

Ё Модульное построение системы задач.

Ё Выделение пяти уровней сложности задач.

Ё Обеспечение в электронном сборнике задач возможности учащимся наблюдать компьютерные модели физических процессов или просматривать видеофрагменты.

Ё Включение в состав электронного сборника примеров решения задач.

Ё Обеспечение в электронном сборнике возможности учащимся пользоваться алгоритмом решения физических задач

Ё Включение в состав электронного сборника задач базовых формул.

С целью изучения проблемы структуры и применения электронного сборника задач было проведено анкетирование учителей разной категории и возрастов. Им было предложено ответить на вопросы анкеты путем выбора одного (или нескольких) из предложенных ответов или написания своего ответа. В анкетировании участвовало 30 человек

Приведем содержание вопросов анкеты и результаты анкетирования учителей в виде круговых диаграмм (рис. 3-9).

1. Считаете ли Вы целесообразным использовать на уроках физики электронные сборники задач?



1. Да 2. Нет 3. Скорее да, чем нет 4. Скорее нет, чем да

2. Для каких целей нужны электронные сборники задач?

1. Облегчить учащимся понимание задачных ситуаций. 2. Индивидуализировать процесс обучения учащихся решению физических задач. 3. Получить учащимся дополнительную информацию по решению физических задач. 4. Автоматизировать контроль за решением учащимися задач.

3. Считаете ли Вы целесообразным включить в состав электронного сборника задач компьютерные модели физических процессов или видеофрагменты?

1. Да 2. Нет 3. Скорее да, чем нет 4. Скорее нет, чем да

4. Считаете ли Вы целесообразным включить в состав электронного сборника задач алгоритм решения физических задач?



1. Да 2. Нет 3. Скорее да, чем нет 4. Скорее нет, чем да

5. Считаете ли Вы целесообразным включить в состав электронного сборника задач базовые формулы?

1. Да 2. Нет 3. Скорее да, чем нет 4. Скорее нет, чем да

6. Считаете ли Вы целесообразным включить в состав электронного сборника задач примеры решения задач?

1. Да 2. Нет 3. Скорее да, чем нет 4. Скорее нет, чем да

7. Собираетесь ли вы в будущем использовать электронные сборники задач?



1. Да 2. Нет 3. Уже использую 4.________________

Проанализировав результаты проведенного анкетирования, можно сделать следующие выводы:

1. Почти 90% учителей считают целесообразным использовать на уроках физики электронные сборники задач.

2. Основными целями при использовании электронного сборника задач являются: облегчение учащимся понимание задачных ситуаций, индивидуализировать процесс обучения учащихся решению физических задач, получить учащимся дополнительную информацию по решению физических задач.

3. Большинство учителей считают целесообразным включить в состав электронного сборника задач компьютерные модели физических процессов или видеофрагменты, алгоритм решения физических задач, базовые формулы, примеры решения задач.

4. 90% опрошенных учителей в будущем собираются использовать на своих уроках электронный сборник задач.

3.2. Анализ содержания обучения квантовой оптике

Выделим в содержании обучения структурные элементы физических знаний.

Понятия о: Материальных образованиях: фотон, электрон, протон, нейтрон, электромагнитное поле;

Явлениях и процессах: фотоэффект, давление света;

Моделях материальных образований, явлений и процессов: корпускулярно-волновой дуализм;

Величинах: давление света, работа выхода, энергия и, импульс фотона;

Приборах и устройствах: фотоэлемент;

Гипотезах: гипотеза Планка;

Законы и закономерности: экспериментальные законы внешнего фотоэффекта, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта;

Опишем содержание выделенных структурных элементов физических знаний в таблицах 2-8 [7, 11, 14].

Материальные образовании

Название	Отличительные признаки	Свойства	Количественные характеристики
Фотон	Квант электромагнитного поля.	1. Не имеет состояния покоя; 2. Электрически нейтрален; 3. Движется со скоростью света.	Е=h?; p= E/c; m=0
Электрон	Стабильная частица, обладающая наименьшим, отрицательным электрическим зарядам.	1. Инертность; 2. Электрический заряд.	e=1,6*10-19Кл; me=9,11*10-31кг
Протон	Стабильная частица, составная часть ядра.	1. Имеет положительный электрический заряд; 2. Инертность.	q=1,6*10-19Кл; mp=1,6726*10-27кг
Нейтрон	Стабильная частица в составе устойчивых атомных ядер.	1. Не имеет электрического заряда; 2. Инертность.	mn=1,6750*10-27кг
Электромагнитное поле	Вид материи	1. Взаимопроницаемость; 3. Силовое действие.

Приборы и устройства

Название	Назначения	Принцип действия	Устройство	Технические характеристики	Применение
Фотоэлемент	Преобразователь световых сигналов в электрические.	Фотоэффект	Слой светочувствительного вещества, нанесенный на основу	Чувствительность.	Электроника

Явления и процессы

Название	Отличительные признаки	Условие протекания	Механизмы	Законы, описывающие явления	Связь с другими явлениями
Фотоэффект	Вырывание электронов с поверхности вещества под действием света.	v>vкр	Поглощение энергии фотонов веществом.	Законы внешнего фотоэффекта.	Взаимодействие, механическое движение частицы.
Давление света	Действие электромагнитного излучения на поверхность твердого тела.	Отражение или поглощение электромагнитного излучения твердым телом	Фотон передает импульс твердому телу.	p=E/c (1+?)	Взаимодействие частиц.

Физические величины

Название	Что характеризует	Единица измерения	Связь с другими величинами	Способы измерения	Векторная или скалярная
Давление света	Взаимодействие света с твердым телом	Н/м2	p=E/c (1+?)	Косвенно	Скалярная
Работа выхода	Работа, которую необходимо совершить электрон чтобы он вылетел с поверхности вещества.	Дж	Aвых=-m?2/2+ h?	Косвенно	Скалярная
Энергия фотона	Квант энергии	Дж	E=hv	Косвенно	Скалярная
Импульс фотона	Мера механического движения.		p=E/c	Косвенно	Векторная

Модели материальных образований

Название	Описание, характеристики	Условие совпадения свойств реальных объектов и их моделей
Корпускулярно-волновой дуализм	Для полного понимания природы света необходимо учитывать как волновые, так и корпускулярные свойства света	В микромире

Гипотеза

Название	Пояснение сущности
Гипотеза планка	Излучение света веществом происходит не непрерывно, а порциями или квантами.

Законы и закономерности

Название	Математическая запись	Устанавливает связь между величинами	Опыт, подтверждающий закон	Примеры использования и учета действия
Первый закон внешнего фотоэффекта		Количеством фотонов и интенсивностью падающего излучения - света.	Опыт Столетова	Фотоэлементы
Второй закон внешнего фотоэффекта	Ekmax=h?-Aвых	Aвых - работа выхода ?-частота, Ek - кинетическая энергия максимальная	Опыт Столетова	Фотодиоды
Третий закон внешнего фотоэффекта	?min=Aвых/h	Aвых - работа выхода ? - граничная частота	Опыт Столетова	Фотоэлементы, фотодиоды
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта	h?=Aвых+m?2/2	Число фотоэлектронов падающих на поверхность за ед. времени	Опыт Столетова

Анализ содержания обучения квантовой оптике позволяет выделить в содержании сборника 3 учебных модуля: 1. Энергия, импульс, частота фотона; 2. Внешний фотоэффект; 3. Давление света.

3.3 Содержание электронного сборника задач

Электронный сборник задач создан в стандартном приложении Microsoft Office Power Point 2007. Запуск, управление совершаются как в стандартной презентации данного приложения. Задачи для электронного сборника были подобраны из следующих сборников задач: [9, 16, 17]. Рассмотрим содержание сборника (рис. 10-33).

Рис. 10. Главное окно электронного сборника задач

На главном окне представлена тема и название электронного сборника задач. Чтобы продолжить работу со сборником, необходимо нажать кнопку продолжить.

Рис. 11. Учебные модули

На данной странице учащиеся выбирают необходимый им модуль для решения задач, например модуль 1.

Рис. 12. Главная страница 1 модуля

Для того, что бы перейти к решению задач, учащимся необходимо выбрать уровень сложности. Целесообразно начать с первого уровня. В данном модуле учащиеся решают задачи на нахождение энергии, импульса, частоты, массы фотона.

Рис. 13. Задачи 1 уровня сложности. Модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Первый уровень сложности представлен в виде вопросов и четырех вариантов ответа. Если у учащихся возникают трудности с решением задач, они могут воспользоваться помощью, в виде ссылок на демонстрацию процесса, алгоритм решения задач, формулы.

Рис. 14. Алгоритм решения задач 1-3 уровня сложности

Для каждого модуля представлен соответствующий алгоритм решения задач.

Рис. 15. Формулы для модуля «Энергия, импульс, частота фотона»

Если в процессе решения задач учащиеся не помнят необходимых им формул, они могут перейти на страницу с основными формулами по данному модулю. Здесь так же можно просмотреть основные приставки в системе СИ, пройдя по ссылке «Приставки в системе СИ».



Рис. 16. Десятичные приставки в системе СИ

Рис. 17. Задачи 2 уровня сложности. Модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Здесь так же есть ссылки на демонстрацию процесса, алгоритм решения задач, формулы.

Рис. 18. 3 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

В третьем уровне сложности появляется ссылка на примеры решения задач. Если у учащихся возникают трудности при решении задач, они могут воспользоваться данной ссылкой и просмотреть похожие решенные задачи.

Рис. 19. Примеры решения задач (главное окно). 3 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 20. Пример решения задачи. 3 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 21. Пример решения задачи. 3 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»



Рис. 22. Задачи 4 уровня сложности. Модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Четвертый уровень представлен соответствующими задачами. В нем также имеются ссылки на помощь в решении задач.

Рис. 23. Алгоритм решения задач. 4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»



Рис. 24. Примеры решения задач (главное окно). 4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 25. Пример решения задачи. 4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 26. Пример решения задачи. 4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»



Рис. 27. Пример решения задачи. 4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 28. Задачи 5 уровня сложности. Модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Пятый уровень представлен задачами повышенной сложности. Также имеются ссылки на помощь в решении задач.

Рис. 29. Уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»



Рис. 30. Примеры решения задач (главное окно). 5 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 31. Пример решения задачи. 5 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 32. Пример решения задачи. 5 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

3.3 Результаты экспертизы электронного сборника задач

Для выявления эффективности созданного электронного сборника задач была проведена его экспертиза учителями средних школ города Могилева, Могилёвской и Брестской области. Стаж работы и педагогическая категория учителей-экспертов приведены в таблицах 8 и 9.

Таблица 9

Педагогическая категория	б/к	2	1	в/к
Количество учителей	1	1	10	2

Таблица 10

Стаж работы	0-5	6-10	11-15	16-20	21-25	Более 25
Количество учителей	2	3	3	2	1	3

Учителям предлагалось оценить качество созданного сборника задач по следующим параметрам:

1. Целесообразность создания электронного сборника задач;

2. Соответствие содержания электронного сборника задач типовой программе;

3. Полнота охвата содержания обучения;

4. Полнота отражения сущности признаков явлений и процессов;

5. Возможность сочетания применения электронного сборника задач с применением других дидактических средств;

6. Возможность использования электронного сборника при решении задач;

7. Возможность использования электронного сборника для организации самостоятельной деятельности учащихся во внеурочное время;

8. Целесообразность применения электронного сборника задач;

9. Прогнозируемая эффективность применения электронного сборника задач;

При этом были получены следующие результаты:

Ряд 1 соответствует ответам «Да», ряд 2 соответствует ответам «Скорее да, чем нет», ряд 3 соответствует ответам «Скорее нет, чем да»,», ряд 4 соответствует ответам «Нет»

Вывод:

1. 93% учителей считают целесообразным создание электронных сборников задач.

2. 93% учителей считают о полном или достаточно полном соответствии содержания созданного электронных сборников задач типовой учебной программе.

3. 100% учителей считают полным или достаточно полным охват содержания обучения.

4. 100% учителей говорят о полном или достаточно полном отражении сущности признаков явлений и процессов.

5. 93% учителей считают о целесообразности применения электронного сборника задач.

6. 100% учителей считают возможным сочетание применения электронного сборника задач с другими дидактическими средствами.

7. 100% учителей считают возможным использование моделей при решении задач.

8. 100% учителей говорят о возможности использования моделей для организации самостоятельной познавательной деятельности учащихся во внеурочное время.

9. 93% учителей прогнозируют эффективность применения компьютерных моделей.

Исследование показало, что, применение электронного сборника задач при изучении квантовой оптики позволит повысить уровень обучаемости учащихся.

Заключение

Одной из особенностей современного среднего общего образования является применение информационных технологий и компьютеров. В этой связи в программе развития общего среднего образования в Республике Беларусь на 2007-2016 годы становится задача создания электронных средств обучения. В соответствии с этой программой ставится задача не только технического переоснащения учебных заведений, но и создания дидактического обеспечения эффективного применения компьютеров при изучении учебных предметов в средней общеобразовательной школе.

Компьютерное обучение физике выступает как самостоятельная тенденция и как одно из основных направлений методики обучения физике. Для этого возникает необходимость разработки и применения компьютерных дидактических средств, одним из которых является электронный сборник задач.

Анализ научно-методической литературы, результатов анкетирования учителей физики и результатов экспертизы позволил определить структуру электронного сборника задач:

Ё Модульное построение системы задач.

Ё Выделение пяти уровней сложности задач.

Ё Обеспечение в электронном сборнике задач возможности учащимся наблюдать компьютерные модели физических процессов или просматривать видеофрагменты.

Ё Включение в состав электронного сборника примеров решения задач.

Ё Обеспечение в электронном сборнике возможности учащимся пользоваться алгоритмом решения физических задач

Ё Включение в состав электронного сборника задач базовых формул.

Список источников

1. Балаш, В.А. Задачи по физике и методы их решения. Пособие для учителей / В.А. Балаш. - Москва, 1983. - 434 с.

2. Беликов, Б.С. Решение задач по физике. Общие методы. / Б.С. Беликов - М.: Высшая школа, 1986. - 256 с.: ил.

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

4. Герасимова, Т.Ю. Методика обучения решению задач по физике: метод. Пособие / Т.Ю. Герасимова, В.М. Кротов. - Могилев: УО «МГУ им. А.А. Кулешова», 2009. - 160 с.: ил

5. Гранник, Г.Г. О реализации закономерностей понимания в учебном тексте. Проблемы школьного учебника / Г.Г. Гранник, Л.А. Концевая, С.М. Бондаренко - М.: Просвещение, Выпуск 20. 1991. с. 32-33.

6. Доценко, Е.Л. Психология манипуляции / Е.Л. Доценко - М.: МГУ, 1997. - 344 с.

7. Жилко, В.В. Физика: Учебное пособие для 11 класса общеобразоват. Учреждений с рус. яз. Обучения / В.В. Жилко, Л.Г. Маркович. - Минск: Народная асвета, 2009. - 255 с.: ил.

8. Каменецкий, С.Е. Методика решения задач по физике в средней школе. Пособие для учителей / С.Е. Каменецкй, В.П. Орехов - М.: Просвещение, 1971. - 448 с.: ил.

9. Кирик, Л.А. Физика-11. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы / Л.А. Кирик - Харьков: «Гимназия», 2001. - 192 с.

10. Кротов, В.М. К вопросу о сложности (трудности) физических задач/В.М. Кротов // Фiзiка. Праблемы выкладання, 1999, №3. - С. 69 - 74

11. Кротов, В.М. Физические знания как объект познавательной деятельности учащихся/ В.М. Кротов // Фiзiка: праблемы выкладання. - 2013. - №1. - С. 3 - 15

12. Косарева, Е.А. Тепловое изучение. Фотоны. Квантовая и ядерная физика / Е.А. Косарева, И.А. Данилюк - Электронная версия, Самара, 2008. - 67 с.: ил

13. Лернер, И.Я. Дидактические основания построения учебника. Проблемы школьного учебника / И.Я. Лернер - М.: Просвещение, Выпуск. 20. 1991. с. 41-50.

14. Мякишев, Г.Я. Физика: учеб. для 11 кл. общеобразоват. Учреждений /Г.Я Мякишев, Б.Б. Буховцев. - 13-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1994. - 382 с., 2 л. ил.

15. Рахимов, А.З. Логико - психологическая концепция разработки школных учебников. Проблемы школьного учебника /А.З. Рахимов - М.: Просвещение, 1991. Вып. 20

16. Рымкевич, А.П. Физика. Задачник. 10 - 11 кл.: пособие для общеобразоват. учреждений / А.П. Рымкевич. - 10-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2006. - 188 с.: ил. - (Задачники «Дрофы»).

17. Сборник заданий по физике для проведения выпускных экзаменов за курс средней школы, тестирования, вступительных экзаменов высшие учебные заведения / Авт.-сост. В.В. Жилко, Л.А. Исаченкова, А.А. Луцевич и др. - Мн.: Адукацыяi выхаванне, 2003. - 544 с.: ил.

18. Фридман, Л.М. Логико-психологический анализ школьных учебных задач / Л.М. Фридман - М.: Педагогика, 1977. - 208 с.

19. Усова, А.В. Практикум по решению физических задач: учеб. пособие для студентов физ-мат. фак-тов / А.В. Усова, Н.Н. Тулькибаева - М.: Просвещение, 1992. - 208 с.

физический задача электронный сборник

Размещено на Allbest.ru