Мектеп окуучуларын предметтик олимпиадага даярдоо үчүн методикалык сунуштар

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИ

ПО ПОДГОТОВКЕ ШКОЛЬНИКОВ К ОЛИМПИАДАМ

Современный этап развития общества резко обострил проблему поиска одаренных школьников и создания условий для из развития в наиболее целесообразном направлении применения их способностей.

Проводимые повсеместно предметные олимпиады стали своеобразным методом выявления одаренных детей. Не являются исключением и олимпиады по физике, проводимые на школьном, районном, краевом, зональном и Российском уровнях. Предлагая учащимся различных территорий России одни и те же олимпиадные задания, мы имеем возможность сравнения уровня подготовленности наших детей с уровнем подготовленности детей из школ европейской части России. И сравнение это пока не в нашу пользу.

Работая с учащимися школ Хабаровского края в рамках Хабаровской краевой заочной физико-математической школы, можно с уверенностью сказать, что в нашем крае много одаренных, способных учащихся. Но анализ олимпиадных работ по физике этих же ребят не дает оснований для оптимизма. Наши дети плохо решают нестандартные задачи предлагаемого уровня. И одной из причин такого дисбаланса является отсутствие в школах специальной системы подготовки учащихся к олимпиадам по физике. Подчеркивая, что подготовка учащихся к олимпиадам по физике должна быть специальной, уточним: она обязательно должна быть долгосрочной, комплексной, системной и отличной от школьных занятий, как по программе, так и по методам обучения.

Предлагаемые рекомендации основаны на анализе дополнительной работы с учащимися учителей, чьи воспитанники стали призерами и участниками всероссийских и международных олимпиад по физике.

1. Теоретические задания

Совершенно не случайно все конкурсные и олимпиадные задания предлагаются в виде задач. Именно решение задач по физике позволяет судить как о степени теоретической подготовленности учащегося, так и об уровне его логического мышления.

Теоретические задания по физике краевых и всероссийских олимпиад можно условно разде­лить на две категории.

Первая уводит в условный мир идеализиро­ванных моделей: материальных точек, невесо­мых и нерастяжимых нитей, идеальных индуктивностей и емкостей и др. Задачи такого типа представляют собой своего рода головоломки, в которых непросто разобраться. Для их решения кроме хорошего знания законов физики нужно еще знать "маленькие хитрости", проявить изо­бретательность и смекалку, умение выбрать не­тривиальный способ рассуждения (обычные же способы или нерациональны, или невозможны при использовании школьного математического аппарата).

Вторая категория—это задачи, прибли­женные к практике, родившиеся под влиянием физического эксперимента или при наблюде­ниях явлений природы. В таких задачах рассмат­риваются не идеализированные схемы, а реаль­ные физические объекты. Зачастую они носят оценочный характер и, по существу, являются небольшими физическими исследованиями, а их решение — прообразом научного поиска.

Важная особенность теоретических задач всех этапов всероссийских олимпиад — их физичность. Для их решения не требуются сложные математические выкладки. Этим они отличаются от задач международных олимпиад, которые, как правило, требуют выполнения сложных матема­тических действий.

2. Экспериментальные задания

Физика – наука экспериментальная. Именно поэтому самой высокобалльной задачей олимпиады по физике является экспериментальная задача. Задачу называют экспериментальной, если для ее решения необходимо использовать измерения.

При постановке экспериментальных заданий в силу множества объективных факторов преимуще­ство отдается наиболее простым в плане использования оборудования. Нужно отметить, что простота задания и применяемых экспериментальных средств не есть серьезный недостаток; наоборот, это достоин­ство; академик П.Л. Капица подчеркивал, что чем более простыми средствами выполняется экспе­римент, тем он более ценен для учащихся.

Обычно экспериментальное задание предпо­лагает несколько способов его выполнения; уче­ник должен провести анализ каждого, оценить точность получающихся результатов и выбрать оптимальный. Особую ценность представляют задания, которые в определенной своей части посильны каждому ученику и в то же время содержат элементы, которые доступны лишь немногим, например самым наблюдательным.

Можно выделить несколько типов экс­периментальных заданий:

измерение параметров физической системы;

исследование зависимостей (в том числе не изучаемых в школьном курсе);

определение схемы (электрической, механи­ческой, оптической), скрытой в "черном ящи­ке", и ее параметров;

конструирование действующей модели техни­ческого устройства.

Экспериментальные задачи международных олимпиад принципиально отличаются (особен­но в последние годы) от предлагаемых на все­российских олимпиадах. Они, как правило, представляют собой обширные исследования, вы­полняемые на современном оборудовании с ис­пользованием современных экспериментальных методик.

2. Организация дополнительной работы с одаренными учащимися

Основное направление дополнительных занятий – установление связей между отдельными темами, изучаемыми в различных классах средней общеобразовательной школы.

Основной принцип – не дать забыть пройденный материал, даже если он изучался в прошлые годы.

Основная форма занятий – индивидуальные занятия или групповые лекции с индивидуальными консультациями.

а) Дополнительная работа с одаренными учащимися должна быть длительной.

Научить ребят решать задачи по физике очень не просто. Можно хорошо знать теорию и не уметь решить даже простейшую задачу. Оказывается, для того, чтобы успешно решать задачи, знание теории необходимо, но недостаточно. И причина этого в том, что умение решать задачи по физике требует не только конкретных знаний, но в большей степени знаний обобщенных, которые приобретаются только на опыте, в процессе решения большого количества задач. Отсюда, и это едва ли не главное условие обучения, - необходимо время для приобретения этого опыта.

Практика показывает, что не менее года систематических дополнительных специальных занятий необходимо провести с ребенком, прежде чем можно будет с надеждой на успех направлять его на олимпиаду по физике. Поэтому начинать подготовку к олимпиаде по физике учащегося, у которого определился интерес и способности к изучению физики, желательно уже с 8 класса. Причем дополнительные занятия с одаренными ребятами должны быть не только постоянными в течение всего учебного времени, не должны они прерываться и во время школьных каникул.

б) Интенсивность дополнительных занятий.

Интенсивность занятий зависит от общей занятости учащегося. В идеале дополнительные занятия обзорного вида нужно проводить как можно чаще, например, не реже трех раз в неделю. При переходе непосредственно к методам решения задач интервал между занятиями увеличивается до недели, так как на решение предложенного набора задач необходимо время. Но в течение этой недели необходимо устраивать консультации для разрешения возникающих вопросов.

Во многих учебных заведениях для интенсивных занятий используют каникулы, выдавая за это время максимум информации. Но такие занятия практически всегда имеют невысокий КПД, так как закрепления начитанного учителем материала не происходит. Значит, при таком графике работы методика должна быть специальной, учитывающей не только объем информации, но и методы наиболее эффективной ее обработки.

в) Формы дополнительных занятий.

Если на начальном этапе дополнительной работы с учащимися групповые занятия практикуются как основные, то по мере выявления различной степени одаренности детей занятия все больше приобретают индивидуальный характер.

Более того, групповые занятия дают нужный эффект только в сочетании с индивидуальными консультациями и постоянным контролем за выполнением намеченных заданий. Многие учителя практикуют заведение специальных дневников, куда записывают индивидуальный график дополнительных занятий, задание на определенный срок и отметки о выполнении этого задания. Именно такая работа учителя окупается успехами его учеников.

Следует обратить внимание, что целью дополнительных занятий является не столько изучение нового материала, сколько обобщение, систематизация и расширение уже имеющихся у учащихся знаний. Поэтому возможно объединение учащихся разных классов при работе над какой-то конкретной темой, или наоборот, разъединение даже одноклассников на разные группы в соответствии с их способностями.

г) Программа подготовки учащихся к олимпиадам должна быть комплексной.

Дополнительные занятия с одаренными ребятами должны проводиться в строгом соответствии с составленной программой. Бессистемные занятия по решению задач повышенной трудности чаще всего ничего или почти ничего не дают. По мере выявления способностей или наоборот не способностей детей освоить предложенную программу, она обязательно корректируется. Именно программа должна учитывать и отражать индивидуальные особенности каждого одаренного ребенка.

Отличительной особенностью подготовки к олимпиаде по физике является ее комплексность. Это не просто дополнительные занятия по углубленной программе. В отличие от других предметов, подготовка к олимпиаде по физике требует обязательного расширения и углубления знаний практически всех, изучаемых в школе разделов математики, занятий математической логикой, безусловного знания основ строения вещества, изучаемого в химии, основ информатики, а также приемов развития памяти и методов запоминания.

Это должен быть комплекс взаимосвязанных тематикой и временем изучения программ по математике, физике, химии и информатике. Именно такое сочетание дает достаточно быстрое и качественное овладение приемами и методами решения физических задач. И если включение химии и информатики в программу подготовки к олимпиаде по физике может быть делом нужным, но не жизненно важным, то без специальных занятий по математике подготовка к олимпиаде по физике состояться просто не может. Дело в том, что решить физическую задачу – означает восстановить неизвестные связи параметров и величин заданного физического явления. Любое решение физической задачи предполагает три обязательных этапа: физический – он заключается в анализе процесса или явления и составлении замкнутой системы уравнений; математический – получение решения этой системы в общем и числовом виде; заключительный - анализ решения с физической точки зрения. Поэтому решение задач по физике требует очень глубоких знаний практически всех разделов математики. Все проводимые олимпиады по физике показывают, что учащиеся не справляются с математической частью физических задач, в особенности, если требуется знание геометрии или тригонометрии. И это одна из причин того, что наши ребята получают на олимпиадах низкие оценки.

д) Математическая часть программы подготовки к олимпиаде по физике

В программу подготовки к олимпиаде по физике обязательно должна быть включена программа по математике, включающая разделы (в соответствии с возрастом учащихся):

• методы решения линейных и квадратных уравнений,

• методы решения систем уравнений,

• функции и их графики,

• действия с приближенными числами,

• решение прямоугольного треугольника,

• основы тригонометрии,

• основные теоремы планиметрии,

• площади геометрических фигур: прямоугольника, параллелограмма, треугольника, трапеции, круга, сектора, сегмента;

• объемы геометрических тел: шара, цилиндра, параллелепипеда, конуса, в том числе усеченного, пирамиды, в том числе усеченной;

• площади поверхности названных геометрических тел.

Практика показывает, что занятия по математике лучше проводить циклами, опережающими занятия по физике. Так, в некоторых московских лицеях с учащимися в течение месяца интенсивно проводятся дополнительные занятия только по математике параллельными курсами: основы геометрии, основы тригонометрии, основы алгебры и анализа. Программа таких занятий ориентирована на выработку у учащихся практических навыков по решению уравнений (неравенств) и систем уравнений (неравенств) различных типов. И только после этого начинаются занятия непосредственно физикой.

4. Рекомендации по составлению программы по физике

Как было уже замечено, подготовка учащихся к олимпиаде по физике не допускает бессистемных занятий только по решению задач. Необходима строго разработанная система занятий, в которой обязательно должны быть учтены все виды подготовки: основы теории, основные методы и приемы решения задач, эксперимент. И обязательное сочетание программы подготовки по физике с программой подготовки по математике.

При составлении программы подготовки к олимпиаде по физике рекомендуется обратить внимание на следующие вопросы теории, которые всегда вызывают затруднения у ребят (крестиком помечены возрастные группы, в которых можно рассматривать данную тему):

Порядок включения предложенных тем в программу по физике может быть любым, в зависимости от возраста учащихся и методов работы конкретного учителя. Программа по физике не может быть единой для всех учебных заведений. На ее содержание влияют очень многие факторы, начиная от состава учащихся, их подготовки, и заканчивая учебным планом данного учебного заведения. Более того, программа по физике даже в одном учебном заведении обязательно корректируется на каждый конкретный учебный год, на каждый конкретный подбор групп.

Поэтому можно только рекомендовать какие-то разделы или темы для их включения в программу. Но составить конкретную программу может только сам учитель.

В качестве рекомендации можно посоветовать для старшеклассников (10-11 классы) начать подготовку с обзорных лекций по механике, термодинамике, электродинамике и оптике (6-8 лекций). Тогда последующая разработка таких, например, тем, как «Принцип суперпозиции», может быть обобщена сразу и на анализ движения тел в гравитационном поле, и на движение заряженных частиц в различных полях, и на колебательные процессы в различных системах. То же самое можно применить и к теме «Законы динамики», где нужно рассматривать силы самой различной природы: от силы давления до силы Ампера; и к закону сохранения и превращения энергии, как в механических, так и в тепловых, и других сложных системах.

Разрабатывая программу подготовки к олимпиаде, учтите, пожалуйста, типичные ошибки учащихся, которые практически всегда отмечает жюри при подведении итогов олимпиады:

• плохое знание формулы центростремительного ускорения и неумение рассчитать радиус кривизны траектории,

• неумение выбора системы отсчета и наиболее удобной для расчетов системы координат,

• неумение отличить теплоемкость от удельной и молярной теплоемкости,

• отсутствие навыков работы с графиками,

• незнание свойств центра масс системы, что приводит к громоздким и необоснованным, зачастую неправильным подходам к решению даже простых задач,

• формальное знание газовых законов, отсутствие навыков чтения и составления графиков газовых процессов в различных координатных системах;

• отсутствие навыков расчета электрических цепей, содержащих линейные и нелинейные элементы,

• плохие знания основ молекулярно-кинетической теории строения вещества, неумение рассмотреть явление с точки зрения поведения молекул в данном процессе;

• неумение определить и описать поведение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях,

• плохие знания законов геометрической оптики и оптических приборов. А именно они лежат в основе многих оптических явлений и используются в современных приборах.

5. Практическая часть программы по физике

Предлагаемые на олимпиадах задачи часто являются комбинированными, то есть сочетающими в себе законы физики, относящиеся к различным ее разделам. Поэтому рекомендуется при подготовке к олимпиадам рассматривать ситуации, требующие знания различных разделов физики, независимо от того, в каком классе эти разделы изучаются.

Очень важно познакомить учащихся с общими методами и приемами решения физических задач. При составлении программы по физике необходимо обязательно включить в ее практическую часть выработку у учащихся навыков по основным методам и приемам решения физических задач. К таким методам следует отнести:

- Рациональный выбор системы отсчета и системы координат

• Принцип симметрии в задачах по физике

• Векторный метод

• Метод размерностей

• Метод электрических изображений

• Оценочный метод

• Графические методы решения задач

• Дифференциальный метод (разбиение на бесконечно малые элементы)

• Интегральный метод (суммирование бесконечно малых элементов)

Методика организации практической работы с одаренными ребятами также отлична от методики работы с классом в целом.

• Очень большое место должно отводиться самостоятельной работе ребенка с обозначенным кругом обязательных для решения задач.

• На первых этапах обучения решению задач рекомендуется давать учащемуся и подсказку и ответ. По мере приобретения опыта подсказки отменяются. А затем нужно убирать и ответ.

• Рекомендуется требовать от каждого ребенка решения задачи определенным методом или решения одной и той же задачи различными методами для выработки вариативного подхода к решению задач. Только после достаточно длительной работы по такой методике ограничения в выборе метода решения можно снять.

• Большая часть олимпиадных задач требует решения в общем виде с последующим анализом полученной рабочей формулы. Поэтому рекомендуется больше решать задач не с численными, а с буквенными данными. А если задача содержит численные значения, то вначале необходимо получить рабочую формулу, обязательно проанализировать ее и затем уже делать необходимые вычисления.

• Очень часто встречаются задачи с буквенными данными, которые имеют не единственный ответ. Одной из таких задач является, например, задача, когда рассматривается движение шарика, влетевшего гоизонтально в наклоненную по отношению к горизонтали трубу. Если труба короткая, шарик вылетит из нее с противоположной стороны. Если она довольно длинная, шарик вылетит с той же стороны, куда и влетел. Поэтому необходимо обязательно рассмотреть оба варианта, давая ответ и для одного и для другого случаев.

• Важной деталью работы над задачей является проверка правильности ее решения. Методов проверки довольно много: это проверка на равенство размерностей, проверка на частные случаи, проверка вариацией данных, проверка на экстремальный случай, проверка на симметричность, проверка повторным решением другим способом, проверка на реальность числового ответа. Всеми методами проверки овладеть довольно трудно. Но два-три из них учащемуся знать просто необходимо.

• Практика работы с одаренными учащимися показывает, что очень эффективен трехэтапный метод: вначале учитель впереди, ученик – за ним. Это означает, что ученик в точности выполняет все указания учителя и именно в таком же варианте. Этот этап может быть довольно коротким для одних учащихся и более длительным – для других. Поэтому и требует он индивидуального подхода к каждому отдельному ребенку. Следующий этап: учитель и ученик – рядом. Это означает, что варианты работы, предложенные учителем, дополняются, изменяются или корректируются самим учеником в зависимости от его творческих возможностей. Чаще всего именно этот этап является самым длительным и продуктивным. Конечным этапом работы с учеником в идеале является метод, когда учитель следует за учеником, помогая в выборе интересующей ученика информации и направляя его занятия.

• Большие трудности у ребят вызывает оформление решения задачи. Очень часто задачи логического типа никак не укладываются в схему записи условия и решения “столбиками”. Форма предложенного решения может быть любой: с раздельной записью анализа решения и вычислительных операций, выполненной “столбиками”, или в свободном логическом изложении. На оценку решения, если оно выполнено логично и правильно, это не влияет. Но объяснение (обоснование) решения в любом случае обязательно.

При оценке решения задачи жюри обязательно учитывает следующие факторы:

- схема или рисунок, поясняющий условие задачи или ее решение;

правильность расстановки действующих сил (если они участвуют в поисках решения);

- правильность использования в предложенной ситуации какого-либо закона физики;

правильность составления уравнений (динамических, статических, кинематических или энергетических);

- получение рабочей формулы;

- анализ рабочей формулы на предмет соответствия ее данным условия задачи;

- проверка рабочей формулы по размерности или получение единицы измерения искомой величины;

- правильность вычислений ( если они предполагаются в задаче).

6. Задачи-оценки

Особенность этих задач состоит в том, что данные величины нужно подбирать самостоятельно в зависимости от условия поставленной задачи, а результат решения давать приблизительным числом с последующим обязательным анализом на реальность. Часто при грубой оценке ответ дается только порядком числа 10. Тогда говорят, что искомое значение «имеет порядок такой-то», а не «искомый параметр равен…».

Задачи подобного типа учащиеся не готовы выполнить. обращались редко. Поэтому рекомендуется учителям физики, готовящим своих воспитанников к олимпиадам по физике, включить в программу подготовки к олимпиадам и задачи-оценки. В качестве примеров таких задач предлагается несколько ситуаций с подсказкой их разрешения.

1. Человек нечаянно наступил на лежащие вверх зубьями грабли. Оценить, с какой скоростью ударят грабли его по лбу. Все необходимые для расчетов величины взять самостоятельно. Ответ дать в грубом приближении.

Подсказка. Изобразите схематично ситуацию, когда действие силы ноги человека на зубцы является причиной того, что центр тяжести грабель поднимается на высоту h. Для грубой оценки скорости удара воспользуйтесь законом сохранения энергии для центра тяжести грабель, считая силу удара ноги F, равной примерно половине силе тяжести человека. Учтите, что скорость конца черенка грабель в 2 раза больше скорости его центра тяжести. Приняв длину черенка и длину зубьев грабель стандартными, рассчитайте скорость его подъема, а затем скорость, которую будет иметь точка черенка на высоте вашего лба. Ответ: приблизительно 50 км/ч.

2. Оцените ширину шага на обледенелой дороге, считая коэффициент трения между обувью и дорогой равным 0,1. Остальные необходимые для вычисления величины оцените самостоятельно и получите приближенное значение искомой величины.

Подсказка. Сделайте схематический чертеж шага, определите силы, действующие на каждую ногу, и условие равновесия ноги. Длину ноги и силу тяжести, приходящуюся при ходьбе на ногу, определите, исходя из своих размеров. Условие равновесия позволит вам определить угол, под которым нога может находиться в равновесии на дороге. А по углу сможете определить ширину половины шага, а значит, и всего шага. Ответ: приблизительно 20 см.

1. Оцените давление шариковой ручки на бумагу при письме. Все необходимые для вычисления величины определите самостоятельно и дайте приближенный результат.

Подсказка. Для оценки давления определите вначале размер следа, оставляемого ручкой на бумаге, и рассчитайте его площадь. Силу давления оцените на глазок - обычно она не превышает веса кисти руки, но заведомо больше веса ручки. А затем рассчитайте давление ручки. Так как результаты могут быть разными, за правильность ответа принимать порядок значения - 10⁶ Па.

1. Оцените выталкивающую силу, действующую на Вас со стороны воздуха в данный момент. Давление, температуру воздуха, массу своего тела и другие необходимые данные задайте сами. Молярная масса воздуха 29 г/моль.

Подсказка. Примените формулу выталкивающей силы, считая плотность человеческого тела примерно равной плотности воды. Плотность воздуха вычислите с помощью уравнения Менделеева - Клапейрона.

1. Чтобы помыть трехлитровую банку, в нее наливают горячую воду (примерно 1 литр) и начинают интенсивно трясти, закрыв ее ладонью. Оцените величину силы, ударяющей в ладонь.

Подсказка. Рассмотрите, из чего складывается давление на ладонь, и оцените каждую из составляющих. Учтите, что вода горячая, то есть воздух в банке тоже нагревается. Не отбрасывайте и испарение воды. И тогда ответите на вопрос, почему иногда при консервировании срывает крышки со стеклянных банок.

1. Оцените скорость струи пара, выходящего из носика кипящего чайника.

Подсказка. Обязательно учтите мощность нагревателя и оцените потери тепловой энергии. Рассчитать скорость выходящей струи можно применением уравнения Менделеева - Клапейрона к водяному пару, молярная масса которого известна, а давление воздуха и температура его определяются условиями кипения.

1. Оцените, во сколько раз в погожий солнечный день светлее, чем ночью в полнолуние.

Подсказка. Для оценки условимся считать, что освещенность Земли Солнцем такая же, как и Луны Солнцем, так как расстояния от Солнца до Земли и до Луны мало отличаются друг от друга. Рассчитайте световую мощность на Луне, считая освещенность поверхности Луны (как и поверхности Земли) равной Е, а затем, с учетом коэффициента отражения, оцените освещенность лунным светом участка S на Земле.

1. Оцените, на сколько дальше упадет граната, если спортсмен будет бросать ее с разбега.

Подсказка. Учтите, что при разбеге граната приобретает дополнительную горизонтальную скорость.

1. Налейте в блюдце воды и опрокиньте в нее вверх дном нагретый до какой-то температуры стакан. Оцените минимальную температуру, до которой должен нагреться стакан, чтобы в него после остывания оказалась втянутой вся вода из блюдца.

Подсказка. Считайте, что температура воздуха в стакане равна температуре его стенок, и стакан ставится на воду так медленно, что начальное давление в нем совпадает с давлением атмосферного воздуха. Давлением водяных паров в стакане и капиллярными эффектами можно пренебречь. Тогда достаточно рассмотреть состояние воздуха в начальный момент времени в объеме стакана и при остывании его, когда объем стакана уменьшится на величину, занятую водой. Если же таких допущений не сделать, решение задачи сильно усложнится.

1. Оцените частоту звука, издаваемого пролетающим комаром

Подсказка. Для оценки воспользуйтесь грубой моделью, считая, что взмахами крылышек создается изменение импульса воздуха, обеспечивающее компенсацию силы тяжести комара. Для оценки массы комара считайте плотность его примерно равной плотности воды. Массу отбрасываемого крылышком при взмахе воздуха определите через плотность воздуха и площадь крылышка. Размеры комара оцените самостоятельно.

7. Решение экспериментальных задач

Для учащихся решение экспериментальной задачи является наиболее трудной частью олимпиады.

Это могут быть задачи-наблюдения, в которых экспериментатор в течение какого-либо времени наблюдает за протекающими процессами. Это могут быть экспериментальные задания, которые ограничиваются только постановкой самой задачи, а применяемое оборудование и методика опыта не оговариваются совсем, либо оговариваются частично. Наконец, это могут быть задания, которые сопровождаются списком применяемых в данном эксперименте приборов и инструментов, что чаще всего встречается в олимпиадных работах. Подбор тренировочных экспериментальных заданий учителем зависит от наличия соответствующего оборудования, от степени подготовленности учащихся и от их индивидуальных творческих возможностей. Большое количество экспериментальных работ можно проводить в домашних условиях, что и практикуется большинством учителей.

Основные моменты, в которых допускаются ошибки абсолютным большинством участников олимпиад.

1. Необходимо вначале решить самое задачу, то есть определить пути, которые могут привести к нахождению искомой величины.

2. Затем нужно обосновать выбранный метод измерений, то есть подвести под решение теоретическую основу (записать необходимые формулы, законы, явления, используемые при решении).

3. Необходимо определить приборы, которые должны использоваться для прямых измерений, зарисовать схему включения этих приборов или описание экспериментальной установки. Следует помнить, что, чем легче понять, как была проделана работа, тем выше оценка работы экспериментатора.

4. Одним из самых распространнных недостатков является отсутствие оценки погрешности измерения. Результат измерения, погрешность которого неизвестна, не имеет ровно никакой ценности. Обычно достаточно воспользоваться любым простым способом оценки погрешности приборов, а при косвенных измерениях – методом границ. Важно также уметь объяснять, нужно ли проводить данный эксперимент несколько раз и усреднять полученные результаты или достаточно только однократного измерения.

5. Очень часто данные непосредственных измерений и условия измерений, беспорядочно раскиданные в черновиках, не заносятся в описание работы. Поэтому необходимо научить ребят составлять таблицу и заносить в нее все произведенные измерения.

6. Особое внимание необходимо уделить культуре выполнения экспериментальной задачи. А это означает: правильное обращение с приборами, четкое и последовательное выполнение намеченных этапов эксперимента, правильная интерпретация полученных результатов, оценка их точности, четкость построения графиков и стиль отчета.

7. Итогом работы обязательно должен стать вывод, представленный либо аналитически, либо графически, либо описанный словесно. Очень часто бывает, что полученный в результате эксперимента результат не совпадает с табличным значением данной величины. В таком случае необходимо объяснение такого расхождения.

При оценке экспериментальной задачи учитывается:

• правильный и обоснованный выбор метода проведения эксперимента,

• качественное конструирование экспериментальной установки,

• грамотное выполнение эксперимента,

• умение составить таблицу измерений,

• проведение серии опытов для получения более достоверных результатов,

• правильная обработка результатов измерений, графическая интерпретация их,

• оценка погрешностей,

• анализ и объяснение полученных результатов.

В качестве тренировочных работ можно предложить ребятам дома решить экспериментальные задачи из олимпиадных заданий и оформить их в соответствии с требованиями по схеме:

- Цель задания

- Приборы и оборудование

• Краткое описание теории к данному заданию

• Описание (можно рисунком или схемой) экспериментальной установки

• Таблица измерений

• Вычисления

• Оценка погрешностей

• Анализ полученного результата

• Вывод

8. Примеры экспериментальных заданий

Вариантов решения приведенных задач может быть несколько. Главным критерием правильности является получение реального результата.

Задание 1. Если на ось стоящей на столе катушки положить линейку, то при ее пе­ремещении катушка будет катиться по столу. Определите экспериментально, как перемещение катушки L зависит от перемещения линейки S, если L и S отсчитываются относительно пола. Постройте график зависимости L = f(S). По графику найдите, во сколько раз радиус колеса катушки R больше ради­уса ее оси г.

Оборудование: катушка, линейка.

Задание 2. Измерьте коэффициент жесткости пружины.

Оборудование: пружина, штатив, два груза известной массы, линейка.

Задание 3. Определить плотность материала деревянного бруска.

Оборудование: деревянный брусок, пластиковая тарелка, мерный стакан, линейка, сосуд с водой.

Задание 4. Определить высоту ступеньки.

Оборудование: цилиндр из материала с известной плотностью, динамометр, доска со ступенькой, брусок, транспортир.

Задание 5. Определить удлинение резиновой ленты, длина которой в недеформированном состоянии 1 см.

Оборудование: резиновая лента длиной 40-50 см, груз массой 200 г, рулетка, штатив с муфтой и лапкой (ленту резать не рекомендуется).

Задание 6. Определите температуру своих ладоней.

Оборудование: колба с длинным горлышком, сосуд с водой, миллиметровая линейка

Задание 7. Определить как можно точнее, отношение масс двух разных грузов.

Оборудование: две разные пружины, два разных груза, штатив

.

9. Пример разработки дополнительной программы

по подготовке учащихся к олимпиаде по физике

Рассмотрим один из многочисленных вариантов программы подготовки учащихся 10 класса к олимпиаде по физике. Для разработки программы необходимо иметь информацию о составе учащихся, их теоретической подготовке, умениях и навыках. Приведенный фрагмент программы показывает, насколько содержание ее зависит от объективных и субъективных факторов. Тематика программы и ее наполнение могут быть самыми разнообразными. Поэтому давать образцы программы целиком для всех возрастных групп и любых учебных заведений или расписывать ее на любые условия бессмысленно.

Предположим, что это второй год обучения. Предположим также, что в 9 классе были отработаны темы:

• Относительность движения

• Системы отсчета. Системы координат

• Центр масс и его свойства

• Закон сохранения импульса

• Закон сохранения и превращения энергии

• Упругий и неупругий удар

• Законы геометрической оптики

• Зеркала, линзы, оптические приборы

Программа дополнительных занятий

по подготовке учащихся к олимпиаде по физике (10 класс)

Количество групп: 1

Количество учащихся: 6 (не более 10)

Форма занятий: групповые

Общее количество аудиторных занятий – 60 часов

Из них лекционных – 30 часов

Практических – 30 часов

Примечание: Экспериментальные задания соответствуют изучаемой теме и могут быть выполнены как в домашних, так и в лабораторных условиях. В целях организации действительно самостоятельной работы учащихся и получения оригинального метода решения групповые экспериментальные занятия проводить не рекомендуется.

Тематика практических занятий:

1. Выбор системы отсчета и системы координат.

2. Кинематические уравнения.

3. Кинематика криволинейного движения

4. Графические методы решения задач в кинематике

5. Векторный метод в кинематике

6. Классификация сил в динамике

7. Динамика прямолинейного движения

8. Динамика вращательного движения

9. Динамика сложного движения

10. Расчет напряженности и потенциала сложного электростатического поля

11. Движение заряженной частицы в электростатическом поле

12. Метод электрического отображения при расчете сложных полей

13. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле

14. Конденсаторы и их соединения.

15. Электрические цепи с конденсаторами.

16. Сложение гармонических колебаний

17. Упругие и квазиупругие колебания

18. Колебание сложных систем в различных условиях

19. Гармонический осциллятор

Учебные пособия: рекомендованные учителем и доступные для учащихся учебники и учебные пособия (перечислить).

Домашнее задание - не менее 6-7 задач на каждое практическое занятие.

Система контроля – рейтинговая.

Для работы по данной программе необходимы следующие знания по математике:

• Сложение и вычитание векторных величин

• Решение квадратного уравнения

• Решение системы линейных и квадратных уравнений

• Графическое решение системы уравнений

• Решение прямоугольного треугольника

• Основные теоремы планиметрии

• Основные формулы тригонометрии

• Графическое представление тригонометрических функций.

Рекомендуется программу по математике провести циклом в первые 4 – 5 недель занятий.

10. Рекомендаций при планировании учебного процесса.

В олимпиадное движение включаются ученики на раннем этапе изучения физики, а это семиклассники. Для них проводятся дополнительные занятия-консультации, на которых разбираются заявленные вопросы. Ребята работают по сборникам заданий, которые составлены автором. Среди этой группы есть целесообразность проводить заочные туры олимпиад. Очный тур необходимо провести в конце учебного года. Так отбирается костяк команды параллели, которая приступает к серьезной подготовке в следующем классе.

Учащиеся 8 класса переходят на очную форму занятий. Занятия проводятся регулярно. Происходит углубление ранее изученных тем. Разбираются задания олимпиад 7, 8 класса разных городов. Изучаются различные методические приемы: построение графиков в кинематике, переправы, погони, аналогии со световым лучом, симметрия в цепях, поиск минимума в задачах, графики в тепловых явлениях и т. д. На каникулах проводятся занятия со всей командой олимпиадников. Есть целесообразность объединения в разновозрастные группы.

В 9 классе количество занятий увеличивается. Проработка основных вопросов изученных тем, разбор олимпиад 7-9 классов городов, областей. Дверь в клуб олимпиадников открыт для всех желающих. Старшие классы используют эту возможность как один из этапов подготовки к выпускным экзаменам.

Методические приемы, которые используются при подготовке олимпиадников:

1. Погружение: индивидуальная работа ученика при поиске возможного решения поставленной задачи.

2. Обмен опытом: работа в двойках, обмен и критика возникших идей.

3. Мозговой штурм: обсуждение решений четверкой.

4. Подсказка: беглое знакомство с авторским решением, с последующим самостоятельным решением.

5. Консультации: консультация у старших и более опытных товарищей.

6. Консультация преподавателя.

Используя различные формы в работе с учащимися, вовлекая в олимпиадное движение, прививая и воспитывая определенные качества мы делаем одно общее дело, растим патриота, гражданина, личность.

Список рекомендуемой литературы,

для подготовки учащихся к олимпиаде по физике.

1.Интернет-ресурсы

http://potential.org.ru Журнал «Потенциал»

http://www.dgap.mipt.ru МФТИ, Факультет общей и прикладной физики

Задачи по физике и их решения, рекомендации по подготовке к олимпиадам, результаты олимпиад.  http://fizolimp.narod.ru
 
Сайт Санкт-Петербургской городской олимпиады школьников по физике. Ответы на вопросы, касающиеся городской, Всероссийской, Международной олимпиад, обучения физике, а также условия и решения олимпиадных задач.   http://spbolymp.hut.ru/
 
Городские олимпиады по физике среди школьников
Страница олимпиад Алтайского государственного университета
Задачи, комментарии, методика решения.  
http://www.asu.ru/abiturient/prestudy/olimp/physics/index.ru.shtml
 
Физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова. Олимпиады, задачи, учебные пособия.
Научно-образовательный сервер физического факультета МГУ им.М.В.Ломоносова
Олимпиада "АБИТУРИЕНТ"; Московская городская Олимпиада школьников по физике. Московская городская Олимпиада школьников по астрономии. Задачи Московской городской Олимпиады школьников.   http://genphys.phys.msu.su/info/olimp.html
 
Физика для школ через интернет
Конспекты лекций и интерактивные тесты для абитуриентов по различным разделам физики. Олимпиадные задачи по физике. Дистанционное обучение по физике и математике.
http://www.spin.nw.ru
 
Открытый колледж: Физика
Раздел "Открытого колледжа" по физике интегрирует содержание учебных компьютерных курсов компании ФИЗИКОН, выпускаемых на компакт-дисках, и индивидуальное обучение через Internet – тестирование и электронные консультации. Вы можете посмотреть учебник, включенный в курс "Открытая Физика", поработать с интерактивными Java-апплетами по физике (МОДЕЛИ), ответить на вопросы (ТЕСТЫ). Раздел ФИЗИКА в ИНТЕРНЕТ содержит обзор Интернет-ресурсов по физике и постоянно обновляется
http://www.college.ru/physics/index.php
 
Современная физика в задачах
Задачи повышенной трудности и "повышенной интересности", базирующиеся на реально существующих проблемах современной физики. Задачи предваряются краткой теорией, даются их подробные решения.  http://www.nsu.ru/materials/ssl/text/metodics/ivanov.html
 
Кабинет физики Санкт-Петербургской государственной академии постдипломного педагогического образования
Материалы по физике и методике преподавания физики для учителей и учащихся. Программы Г.Н. Степановой. Информация об использовании компьютера на уроке физики. Хрестоматия по физике. Конспекты по механике. Тесты и задачи. Стандарт физического образования.   http://www.edu.delfa.net
 
Физика: коллекция опытов
Коллекция видеороликов опытов по программе школьной физики в форматах quicktime и wmv. Снабжены авторским комментарием (описание опыта и его постановка). Сведения об оборудовании и технике безопасности. Рубрикатор по разделам: механика, молекулярная физика и термодинамика, оптика, электричество и магнетизм. Поисковая система. Новости на тему науки и образования. Возможность добавления ссылок на ресурсы по физике в рамках программы средней школы. Системные требования.    http://experiment.edu.ru
 
Интерактивный ознакомительный вариант ЕГЭ по физике 2004 года
http://ege.edu.ru/demo-ege/physics-2004.shtml 

2.Учебники и учебные пособия для учащихся

1. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика: Механика. — Физматлит, 2004.

2. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика: Электродинамика. Оптика. — Физматлит, 2004.

3. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика: Строение и свойства вещества. — Физматлит, 2004.

4. Кикоин А.К., Кикоин И.К., Шамеш С.Я., Эвенчик Э.Е. Физика: Учебник для 10 класса школ (классов) с углубленным изучением физики. — М.: Просвещение, 2004.

5. Мякишев Г.Я. Учебник для углубленного изучения физики. Механика. 9 класс. — М.: Дрофа, 2006.

6. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Физика. Молекулярная физика. Термодинамика: 10 класс: Учебник для углубленного изучения физики. — М.: Дрофа, 2008.

7. Мякишев Г.Я., Синяков А.З., Слободсков Б.А. Физика: Электродинамика: 10-11 классы: Учебник для углубленного изучения физики. — М.: Дрофа, 2006.

8. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Физика: Колебания и волны. 11 класс: Учебник для углубленного изучения физики. — М.: Дрофа, 2006.

9. Мякишев Г.Я., Синяков А.З. Физика: Оптика. Квантовая физика. 11 класс: Учебник для углубленного изучения физики. — М.: Дрофа, 2006.

10. Физика: Учебник для 10 класса школ и классов с углубленным изучением физики /Под редакцией А.А. Пинского, О.Ф. Кабардина. — М.: Просвещение, 2007.

11. Физика: Учебник для 11 класса школ и классов с углубленным изучением физики. /Под редакцией А.А. Пинского, О.Ф. Кабардина. — М.: Просвещение, 2007.

12. Чижов Г.А., Ханнанов Н.К. Физика, 10 класс. Учебник для классов с углубленным изучением физики. — М.: Дрофа, 2004.

13. Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. 9-11 классы. — М.: Вербум — М, 2001.

14. Дж. Сквайрс., Практическая физика. — М.: Издательство Мир, 1971.

3.Сборники задач и заданий по физике

1. Баканина Л.П., Белонучкин В.Е., Козел С.М. Сборник задач по физике для 10-11 классов с углубленным изучением физики /Под редакцией С.М.Козелла, М.:Вербум — М, 2003.

2. Всчероссийские олимпиады по физике. 1992-2004/Научные редакторы: С.М.Козел, В.П.Слободянин. М.:Вербум — М, 2005.

3. Задачи по физике / Под редакцией О.Я.Савченко, — М.; Наука,1988.

4. Задачи по физике / Под редакцией О.Я.Савченко, — Новосибирск; Новосибирский государственный университет. 2008.

5. С.М.Козел, В.А.Коровин, В.А.Орлов, И.А,Иоголевич, В.П.Слободянин. ФИЗИКА 10-11 классы. Сборник задач и заданий с ответами и решениями. Пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. М.; Мнемозина, 2004.

6. Гольдфарб Н.И. Физика: Задачник: 9-11 классы: Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. — М.: Дрофа, 2007.

7. Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Зильберман А.Р. Физика: Задачник: 9-11 классы: Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. — М.: Дрофа, 2004.

8. Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Международные физические олимпиады школьников /Под редакцией В.Г.Разумовского. — М.: Наука, 1985.

9. А.С.Кондратьев, В.М.Уздин. Физика. Сборник задач, — М.: Физматлит, 2005.

10. Пинский А.А. Задачи по физике. — М.: Наука, 2004.

11. Слободецкий И.Ш., Орлов В.А. Всесоюзные олимпиады по физике: Пособие для учащихся. — М.: Просвещение, 1982.

12. Черноуцан А.И. Физика. Задачи с ответами и решениями — М .: Высшая школа, 2008.

13. C.Н.Манида. Физика. Решение задач повышенной сложности. Издательство С.-Петербургского университета, 2004.