Формирование естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики

ФОРМИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ГРАМОТНОСТИ УЧАЩИХСЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Рамазанова Гульзида Рафкатовна, учитель физики, информатики и математики, высшей квалификационной категории

МБОУ «Новошешминская гимназия НМР РТ»

Добрый день уважаемые коллеги.                                     

Данный мастер - класс по теме «Формирование естественнонаучной грамотности учащихся на уроках физики» нацелена на формирование функциональной грамотности учащихся в области естествознания, т.е. способности обучающихся использовать естественнонаучные знания, умения и навыки в реальных жизненных ситуациях.

Полученные при решении заданий умения позволят учащимся научиться видеть проблему, которую можно решить с помощью естественнонаучных методов, и получить выводы, необходимые для понимания окружающего мира и тех изменений, которые вносит в него деятельность человека.

Естественнонаучная грамотность – это способность человека занимать активную гражданскую позицию по вопросам, связанным с развитием естественных наук и применением их достижений, его готовность интересоваться естественнонаучными идеями.

Школа учит решать закрытые задачи. Жизнь требует решения открытых задач, допускающих разные подходы к решению, разную степень углубления в сущность проблемы, разные подходы к решению, разные варианты ответов.

Для того, чтобы дети научились решать открытые задачи, их сначала надо погрузить в мир открытых задач, дать возможность порешать подобные задачи, затем познакомить с разными приёмами решения таких задач, учить находить противоречие, искать ресурсы, видеть идеальное конечное решение, не бояться предлагать и принимать разные варианты решений (иногда очень смелые или даже фантастические).

Предлагаю вам погрузиться в мир открытых задач. У вас в бланке с заданиями есть примеры таких задач:

1. Реки, впадающие в моря пресные. Почему же морская вода всегда остаётся солёной?

2. Кукушка не высиживает своих птенцов, а подбрасывает свои яйца в другие гнёзда. Почему?

3. Какую пользу могут получать растения от животных, которые их поедают?

4. Что хорошего и что плохого в резком сокращении работы промышленных предприятий?

5. Актуальной проблемой в современной школе стало искривление осанки учащихся, появление сколиоза, а значит нарушения деятельности внутренних органов. Предложите способы сохранения осанки учащихся.

Ситуационные задачи

Ситуационные задачи являются важнейшим методическим ресурсом для обучения школьников решению жизненных задач (проблем) с помощью предметных знаний.

Задания для формирования естественнонаучной грамотности учащихся 7 класса

Задания по теме «Начало формы

Взаимодействие тел»

1. Задание: Автобусы

Автобус едет по прямой дороге. Водитель по имени Петр поставил стакан с водой на приборную панель.

Вдруг Петр резко нажимает на тормоза.

Вопрос 1:

Что, скорее всего, произойдет со стаканом воды?

А. Вода в стакане останется в горизонтальном положении.

В. Вода выльется со стороны 1.

С. Вода выльется со стороны 2.

Д. Вода разольется, но невозможно определить, выльется ли она со стороны 1 или 2.

Ответ: С

Вопрос 2:

Автобус Петра, как и большинство автобусов, использует в качестве топлива бензин. Такие автобусы загрязняют окружающую среду. В некоторых годах ездят троллейбусы: они работают на электродвигателе. Электрическое напряжение, необходимое для двигателя, поступает по линиям электропередач (как электропоезда). Электричество генерируется на электростанциях, использующих ископаемое топливо. Сторонники использования троллейбусов в городах говорят, что этот вид транспорта не загрязняет окружающую среду.

Правы ли сторонники троллейбусов в своих суждениях? Объясните ваш ответ.

Ответ: Нет, потому что электростанции тоже загрязняют окружающую среду. Да, но это относится только к городу, сами станции, тем не менее, загрязняют окружающую среду.

Начало формы

Конец формы

Задания для формирования естественнонаучной грамотности учащихся 8 класса

Задания по теме «Тепловые явления»

1. Задание: Теплообмен у животных

 

Теплообмен у животных складывается из прихода тепла (теплопродукции) и расхода тепла (теплоотдачи). Источники поступления тепловой энергии делятся на внешние и внутренние. Внешнее тепло животное получает от более нагретых воды, воздуха, окружающих предметов, прямой солнечной радиации. Внутреннее тепло вырабатывается в ходе обмена веществ, а также при произвольном и непроизвольном сокращении мышц. Потеря тепла животным происходит следующими способами: теплопроведением, конвекцией, испарением и теплоизлучением. Теплопроведение – это отдача тепла предметам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела. Чем выше теплопроводность предмета, тем сильнее он отводит тепло от тела. Конвекция – отдача тепла прохладным жидкостям и газам, которые обтекают поверхность тела. При увеличении скорости воздушного или водного потока интенсивность конвекции возрастает. Испарение – это отдача тепла вместе с жидкостью, испаряющейся с поверхности кожи или из дыхательных путей. На жаре испарение усиливается, но высокая влажность воздуха может сильно затруднять процесс испарения. Теплоизлучение – отдача тепла в виде инфракрасного излучения.

Вопрос 1:

Что изменится в теплообмене овцы, если усилится холодный ветер и температура воздуха понизится до 10 °С? Выберите «увеличится», «уменьшится» или «не изменится» для каждого процесса в таблице.

	Увеличится	Уменьшится	Не изменится
Потеря тепла за счёт испарения воды
Потеря тепла за счёт конвекции

Ответ:

	Увеличится	Уменьшится	Не изменится
Потеря тепла за счёт испарения воды		+
Потеря тепла за счёт конвекции	+

Вопрос 2:

Что изменится в теплообмене овцы, если при температуре воздуха 35 °С влажность воздуха вырастет с 50% до 80%? Выберите «увеличится», «уменьшится» или «не изменится» для каждого процесса в таблице.

Ответ:

	Увеличится	Уменьшится	Не изменится
Потеря тепла за счёт испарения воды		+
Потеря тепла за счёт теплоизлучения	+

Вопрос 3:

У овец зона температурного комфорта находится в диапазоне 5–16 °С. Что изменится в теплообмене у овцы при понижении температуры среды до 0 °С? Выберите «увеличится», «уменьшится» или «не изменится» для каждого процесса в таблице.

Ответ:

	Увеличится	Уменьшится	Не изменится
Теплопродукция	+
Теплоотдача	+

Вопрос 4:

Начало формы

Конец формы

У Николая в домашнем террариуме живёт уж. Однажды зимой из-за аварии в городской котельной в доме на неделю отключили отопление и горячую воду. Николай решил придумать, как защитить ужа от переохлаждения. Соотнесите планируемые им действия со способами уменьшения теплоотдачи.

Планируемые действия	Способы уменьшения теплоотдачи
А. Включить лампу накаливания и направить свет на ужа	1. Ослабление конвекции
В. Убрать террариум подальше от сквозняка	2. Снижение теплопроводности
С. Заменить пол в террариуме с металлического на деревянный	3. Усиление внешнего излучения

Ответ: А–3, В–1, С–2

 

Вопрос 5:

Поддержание постоянной температуры тела у животного возможно только при наличии равенства между количеством теплопродукции (получением тепла) и количеством теплоотдачи (потерей тепла). Теплоотдача возрастает при понижении температуры окружающей среды и уменьшается при её повышении. Если разность температур поверхности кожи и окружающей среды становится равной нулю, теплоотдача становится невозможной.

Животные	Температура,°C	Животные	Температура,°C	Животные	Температура,°C
Лошадь	37,5–38,5	Кролик	38,5–39,5	Курица	40,5–42,0
Корова	37,5–39,0	Норка	38,5–39,5	Утка	41,0–43,0
Овца и коза	38,5–40,0	Песец	38,0–39,0	Гусь	40,0–41,0
Свинья	38,0–40,0	Лисица	38,0–39,0	Индейка	41,0–43,0
Собака	37,5–39,5	Нутрия	36,5–38,0	Голубь	41,0–44,0

При какой температуре среды теплообмен и у лисицы, и у нутрии с окружающей средой будет равен нулю?

Начало формы

Конец формы

Ответ: при 38 °C

Вопрос 6:

У каких теплокровных животных теплоотдача с поверхности тела будет практически отсутствовать при температуре окружающей среды 40–41 °C? Ответ поясните.

Начало формы

Конец формы

Ответ: курица, гусь, индейка, потому что их температура тела в этом случае равна температуре окружающей среды

Вопрос 7:

Теплопродукция – это количество тепла, образуемого в организме животного за определённое время. Тепло образуется в процессе протекания реакций обмена веществ в организме, а также выделяется при работе мышц. Чем меньше размер тела теплокровного животного, тем интенсивнее теплопродукция.

Начало формы

Зависимость теплопродукции от массы тела животных: 1-землеройка, 2-мышь-малютка, 3-мышь домовая,4-крыса, 5-кошка, 6-кролик, 7-собака, 8-овца, 9-человек,10-свинья, 12-слон

Исходя из графика, определите, у какой разновидности собак породы шнауцер интенсивность теплопродукции будет выше. Ответ поясните.

Ответ: у цвергшнауцера, потому что у мелких животных интенсивность теплопродукции выше

Вопрос 8:

Температура млекопитающих с разными размерами тела

Масса тела, кг	Температура тела, °С		Масса тела, кг	Температура тела, °С
	границы	средняя		границы	средняя
0,001–0,01	37,8–38,0	37,9	10–100	36,0–39,5	37,9
0,01–0,1	35,8–40,4	37,8	100–1000	36,4–39,5	37,8
0,1–1,0	35,8–39,5	37,8	1000–10 000	35,9–36,1	36,0
1,0–10	36,4–39,5	38,0	10 000–100 000	36,5–37,5	37,1

Будет ли различаться температура тела у хомяка и гепарда? Объясните ответ, основываясь на разнице теплопродукции и теплоотдачи у этих животных.

Ответ: нет, не будет. У хомяка интенсивность теплопродукции выше, но
и теплоотдача выше.

Задания для формирования естественнонаучной грамотности учащихся 9 класса

Задания по теме «Электромагнитное поле»

444 Начало формы

1. Задание: Микроволновая печь.

Во второй половине XX в. в наш обиход вошли печи, в которых пища нагревается невидимым микроволновым, или сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. В бытовых микроволновых печах используется излучение частотой 2450 МГц. Такая частота установлена международным соглашением, чтобы не создавать помех работе радаров и других устройств, использующих электромагнитные волны микроволнового диапазона.

Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом – отрицательный. Подобных молекул в пище предостаточно – это молекулы жиров, сахаров и воды. В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Когда поле меняет направление на противоположное, молекулы тут же переворачиваются на 180º. Под действием микроволнового излучения молекулы «кувыркаются» с большой частотой. Выделяющееся при этом тепло и разогревает пищу. Микроволны проникают внутрь примерно на 1–3 см. Глубже тепло распространяется уже за счёт теплопроводности.

Для лучшего прогрева столик внутри микроволновой печи вращается. Металл отражает микроволновое излучение, поэтому внутренние стенки микроволновой печи делают металлическими. Для СВЧ-печи годится не всякая посуда. Жаростойкое стекло, фарфор, сухие картон и бумага пропускают микроволны сквозь себя, поэтому в такой посуде можно разогревать пищу в микроволновой печи.

Вопрос 1:

Сколько раз за 1 с дипольные молекулы разворачиваются на 180^°, находясь в электромагнитном поле микроволновой печи?

А. 2450

В. 4900

С. 2450000000

Д. 4900000000

Ответ: Д

Вопрос 2:

Зная скорость света в вакууме (3⋅10⁸ м/с), определите, чему равна длина излучаемой микроволновой печью электромагнитной волны. Ответ дайте в сантиметрах, округлив до сотых.

Ответ: 12,24 см.

Конец формы

Начало формы

Конец формы

Начало формы

Конец формы

Вопрос 3:

Выберите все верные ответы.

А. В отсутствии электрического поля дипольные молекулы расположены хаотически.

В. В микроволновой печи можно применять стеклянную посуду с металлическим напылением.

С. Энергия электромагнитного излучения переходит в потенциальную энергию пищи.

Д. Стенки микроволновой печи направляют волны к пище.

Е. Пища, находящаяся во влажном картоне, будет разогреваться дольше, чем в сухом.

Ответ: А, Д, Е

Начало формы

Вопрос 4:

Конец формы

Мама в микроволновой печи приготовила на пробу небольшой кусок мяса. Рецепт понравился всем домочадцам. Решили по этому же рецепту приготовить большой кусок мяса. Как необходимо изменить (увеличить, уменьшить или оставить прежней) мощность микроволновой печи и время приготовления, чтобы приготовить большой кусок мяса в микроволновой печи? Свой ответ поясните.

Ответ: мощность - уменьшить, время приготовления - увеличить. Если уменьшить мощность, то кусок мяса не успеет подгореть, а если увеличить время приготовления, тепло из наружного слоя успеет проникнуть в глубь куска (за счёт теплопроводности), хорошо пропечёт внутреннюю часть

Дидактические игры (Игровой метод).

Младший школьный возраст называют «вершиной» детства. Не смотря на то, что ведущей становится учебная деятельность, игровая деятельность продолжает оказывать значительное влияние на развитие детей. «Без игры нет и не может быть полноценного умственного развития. Игра – это огромное светлое окно, через которое в духовный мир ребенка вливается живительный поток представлений, понятий. Игра – это искра, зажигающая огонек пытливости и любознательности» - говорил В.А. Сухомлинский.

Игру можно использовать и как приём, и как организационную форму работы. В зависимости от поставленных целей, используют те или иные виды игр: игра — упражнение, игра-эксперимент, игра — соревнование, сюжетно — ролевая игра, игра — путешествие, игра – драматизация и др. При правильном руководстве, состоящем в побуждении детей к активной деятельности, в совместной с ребенком игре формируется умение находить путь решения нестандартной задачи, проявлять инициативу, творчество.

«Зашифрованное письмо» («Послание в бутылке»)

Во время похода путешественники фиксировали все географические объекты, которые встречали на своем пути.

Из дневника путешественника:

Расшифруйте послание (за каждый правильный знак – 1 балл).

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(От станции наш путь шёл по дороге до железного моста через реку. Затем мы пошли по лугу, где нам встретилось болото и кустарник. К вечеру мы вошли в смешанный лес, прошли 2 км по шоссе и у домика лесника сделали привал).

- Напиши письмо, используя условные знаки.

Задание 8

- Напиши письмо, используя следующие картинки.

Использование вышеперечисленных методов и приёмов, их сочетание на уроках окружающего мира и на физике, а также во внеурочной деятельности, существенно повышает уровень естественно-научно грамотности учащихся, уровень их общего развития, позволяет сделать процесс обучения творческим и увлекательным.

Заключение

Современные подходы в образовании, ориентированные на результат, требуют изменений в учебной подготовке учащихся. Необходимо использовать опыт, полученный во время международных исследований. Анализ их целей и особенностей их инструментария, позволяет выявить трудности с заданиями, которые встретились учащимся при проведении международных исследований, и на которые рекомендуется обратить особое внимание при проведении учебной работы с учащимися.