| «Рассмотрено» на заседании школьной методической комиссии №___ от «___» __________2023 г «Согласовано» Зам. директора по ПО ____________ Крючкова И.А.
|
| «Утверждено» педсоветом: протокол № 1 от __ Директор КГУ «Средняя школа № 17 им. М. Ауэзова» отдела образования по г. Усть-Каменогорску УО ВКО __________________ Саакян Е.А. «___»_______2023 г.
|
Программа
элективного курса «STEM»
Класс: 9
Уровень обучения: базовый
Количество часов: 34 часов
Срок реализации: 1 год
Составители:
Королев Владимир Михайлович,
учитель информатики,
педагог-исследователь;
Октябрь Акиык,
учитель физики и информатики,
педагог
Усть-Каменогорск, 2023 год
1. Пояснительная записка
Рабочая программа вариативного курса по выбору из инвариантного компонента «STEM» 9 класс составлена в соответствии государственным общеобязательным стандартом образования и на основе типового учебного плана основного среднего образования с русским языком обучения (с сокращением учебной нагрузки), утвержденного Приказом Министра образования и науки Республики Казахстан от 8 ноября 2012 года № 500 с изменениями и дополнениями.
Программа является логическим дополнением основного курса информатики и физики 7, 8 классов. Для углубления и повышения качества подготовки учащихся в неё включены темы, рассматриваемые в основном курсе информатики: MSExcel, Python. Кроме того, включены актуальные на данный момент вопросы использования ИКТ для решения физических задач – эторазделы программы «Построение объектов в CorelDraw», «Физическое моделирование и расчеты в MathCad».
Применение информационно-коммуникационной технологииприрешении физических задач – один из основных методов обучения информатике и физике. С помощью различных вариантов решения задач обобщаются знания о конкурентных объектах и явлениях, создаются и решаются проблемные ситуации, формируют практические и интеллектуальные умения, сообщаются знания из истории, науки и техники, формируются такие качества личности, как целеустремленность, настойчивость, аккуратность, внимательность, дисциплинированность, развиваются эстетические чувства, формируются творческие способности и информационная культура.
При изучении данного курса включены задачи регионального компонента, интегрированные с физикой.
Контроль знаний учащихся по разделам: тестирование и создание итогового проекта.
Данная программа содержит 4 раздела — всего 34 часа для 9 класса.
Учебный материал создан для уверенных шагов в мир IT и физики, который научит программировать,создавать, проектировать и конструировать.
Цель курса
Цели изучения прикладного курса в структуре полиязычного направления школы: развитие интереса к информатике и решению физических задач; формирования умений работать в Интернет (знание английского языка), формирования умений работать с учебной физической задачей, формирование представления о постановке, классификаций, приемах и методах решения школьных физических задач.
Задачи обучения
- Повышение цифровой грамотности;
- Цифровизация процесса обучения, повышения качества и скорости получения знаний;
- Пробуждения интереса детей к учебе;
- Популяризация дисциплин: информатика и физика;
- Создание и развитие благоприятной среды для применения полученных знаний по информатике и физике.
Актуальность
IT навыкам обучают со школьной скамьи. Это стало новой составляющей грамотности – оно так жеважно, как умение читать. С помощью Python дети получают возможность заниматьсяпрограммированием, создавать интересные проекты, полезныев быту, тем самым укрепляя свои навыки программирования.
Более того ученики имеют возможность получения знаний по предмету используя Интернет. Курс обладает высокой актуальностью и соответствует современным требованиям в областипрограммирования и технологий. Кроме того, наш курс акцентирует внимание наразвитие инженерного мышления, что является важным навыком в современном мире технологий.Курс ориентирован на развитие аналитических способностей учащихся и построение связей междузнаниями, полученных при изучении физики и информатики; на применение конструкторского,логического, алгоритмического и программистского мышления. Реализация практической и проектной деятельности — для профильной ориентации и активного участия в олимпиадах и конкурсах по информатике и физике.
Ожидаемые результаты обучения
Результатами прохождения данного курса являются развитие следующих навыков и компетенции,необходимые для технологического новатора:
SoftSkills:
- Творческое мышление: как идеи могут быть преобразованы в реальные проекты;
- Критическое мышление: как анализировать и решать проблемы с помощью научного метода;
- Навыки решения проблем в цифровой среде: как использовать технологии и инструменты длярешения проблем;
- Инновационное мышление: как совмещать творческое и критическое мышление для созданияновых идей и решений;
- Умение работать над проектом в команде, эффективно распределять обязанности;
- Переработка полученной информации: делать выводы в результате совместной работы всегокласса, сравнивать и группировать предметы и их образы;
- Самостоятельная реализация собственных замыслов.
HardSkills:
- Защита итоговых проектов;
- Основы механики и термодинамики;
- Язык программирования Python;
- Конструировать по заданным условиям, образцу, чертежу, схеме и самостоятельно строить схему;
Формы подведения итога реализации курса
- Защита индивидуальных итоговых проектов;
- Участие в конкурсах на лучший проект и публикация на платформе;
- Участие в школьных и городских олимпиадах и научно-практических конференциях;
2. Констатирующая (содержательная) часть(34 часа)
Раздел 1. Моделирование физических задач в табличном процессоре Excel.
Раздел 2. Построение объектов в CorelDraw.
Раздел 3. Программирование физических задач в Python.
Раздел 4. Физическое моделирование и расчеты в MathCad.
3. Нормативная часть. Всего – 34 часа
Аннотация: наша образовательная программа предлагает освоить не только основы цифровой среды, но и овладеть навыками программирования. Кроме того, стимулирующее физическое мышление поможетразвивать креативность, критическое мышление и решать сложные задачи.
Количество часов в неделю – 1 час, равных 45 минутам. Обучение учитываетвозраст и сформированные базовые знания по информатике и физике, умения и навыки учащихся.
| Раздел | Темы разделов и уроков | Цели обучения | Количество часов |
| 1 | Моделирование физических задач в табличном процессоре Excel |
| 8 |
| 1.1 | Введение. Методы решения физических задач | Формирование представления о постановке, классификаций, приемах и методах решения школьных физических задач. Изучение классифиции типов данных, создавать формулы для вычислений в электронной таблице. | 1 |
| 1.2 | Структура таблицы. Приближенная запись больших и малых чисел. | Изучение использования абсолютной и относительной ссылки. Использовать различные форматы данных для решения задач в электронных таблицах. | 1 |
| 1.3 | Создание таблицы. Механическое движение. | Форматировать элементы электронной таблицы. Использовать встроенные функции для решения задач с применением электронных таблиц. | 1 |
| 1.4 | Форматирование элементов таблицы. Путь. Перемещение. Скорость. | Использовать абсолютную и относительную ссылки.
Использовать встроенные функции для решения задач с применением электронных таблиц. | 1 |
| 1.5 | Обработка данных в таблице. Средняя скорость неравномерного движения. | Использовать абсолютную и относительную ссылки.
Использовать встроенные функции для решения задач с применением электронных таблиц. | 1 |
| 1.6 | Построение графиков и диаграмм. График равномерного движения. | Использовать встроенные функции для решения задач с применением электронных таблиц. Строить графики функций, заданных в таблице. | 1 |
| 1.7 | Логические формулы. Сила трения | Использовать встроенные функции для решения задач с применением электронных таблиц. Использовать логические формулы с простым и сложным условием. | 1 |
| 1.8 | Связь Excel с другими приложениями. Вставка рисунков. Печать. | Развитие навыков по оформлению физической задачи. | 1 |
| 2 | Построение объектов в CorelDraw |
| 8 |
| 2.1 | Построение прямоугольников и звезл / электрическая схема кабинета | Изучение интерфейса программы, Использование инструмента Форма. | 1 |
| 2.2 | Построение и модификацияэллипсов, дуг, секторов и спиралей / схемы электромагнитных законов | Использование инструментов панели Стандартная. Изучение силы Лоренца. | 1 |
| 2.3 | Автофигуры / описание физического эксперимента | Применение Автофигур для построения физических объектов. | 1 |
| 2.4 | Работа с текстом / формулы и законы физики | Использование текста фигурного и простого. Изучение способов изменения атрибутов текста. | 1 |
| 2.5 | Эффект линзы / схема к задаче по оптике | Создание эффекты линзы. Режимы прозрачности. | 1 |
| 2.6 | Трехмерные эффекты / схема к задаче | Создание эффектов перспективы, экструзии. Применение инструмента Тень. | 1 |
| 2.7 | Проект «Разработка физических логотипов» | Развитие навыков технологического новатора: творческого мышления(преобразование идей в реальные проекты), критического мышления (как анализировать и решать проблемы). | 2 |
| 3 | Программирование физических задач в Python |
| 9 |
| 3.1 | Переменные и типы данных / Внутренняя энергия | Изучение различных типов данных
| 1 |
| 3.2 | Операторы и выражения / Расчет количества теплоты | Применение операторов и вычисление выражений. | 1 |
| 3.3 | Условные операторы / Энергия топлива | Использование операторов условий для принятия решений. | 1 |
| 3.4 | Циклы / Закон сохранения и превращения энергии в механических процессах/ Решение задач | Понимание концепции циклов и их реализация. | 1 |
| 3.5 | Циклы / Закон сохранения и превращения энергии в тепловых процессах/ Решение задач | Понимание концепции циклов и их реализация. | 1 |
| 3.6 | Функции / Решение задач | Определение и использование функций в Python. | 1 |
| 3.7 | Одномерный массив / Решение задач | Изучение использования одномерного массива при решении задачи. | 1 |
| 3.8 | Двумерный массив / Решение задач | Изучение использования двумерного массива при решении задачи. | 1 |
| 3.9 | Работа с файлами / Решение задач | Ознакомление как считывать и записывать данные в файлы с использованием Python. | 1 |
| 4 | Физическое моделирование и расчеты в MathCad |
| 9 |
| 4.1 | Назначение и структура MathCad | Изучение применения программыMathCad и ее структура. | 1 |
| 4.2 | Форматирование текста. Набор формул. Вставка единиц измерений. Основные величины, характеризующие колебательное движение. | Развитие навыков форматирования текста и набора формул. Изучение приемов работы: единицы измерения величин и вычисления физических законов колебательного движения. | 1 |
| 4.3 | Использование MathCad в качестве калькулятора. Превращение энергии при колебаниях | Развитие навыков набора формул. Изучение превращения энергии при колебаниях.
| 1 |
| 4.4 | Редактор формул MathCad. Колебания пружинного и математического маятников | Развитие навыков редактирования формул. Изучение колебания пружинного и математического маятников | 1 |
| 4.5 | Построение графиков. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс | Построение графиков. Изучение параметров резонанса. | 1 |
| 4.6 | Программирование MathCad. Электромагнитные колебания | Изучение возможности написания программного кода вMathCad. Изучениеэлектромагнитных колебаний | 1 |
| 4.7 | Построение 3-х мерных графиков. Волны | Проектирование волнового движения | 1 |
| 4.8 | Проектная деятельность | Развитие навыков технологического новатора: творческого мышления(преобразование идей в реальные проекты), критического мышления (как анализировать и решать проблемы). | 2 |
Содержание учебного курса
| № урока |
содержание | кол-во часов | теория | практика | форма проведения | образовательный продукт | дидактическое обеспечение |
| Моделирование физических задач в табличном процессоре Excel |
| 1 | Введение. Методы решения физических задач | 1 | 1 |
| установочная лекция | опорный конспект | Презентация, справочное пособие |
| 2 | Структура таблицы. Приближенная запись больших и малых чисел. | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, практическая работа | Создание таблицы, формул вычислений | Электронный учебник, справочное пособие |
| 3 | Создание таблицы. Механическое движение. | 1 |
| 1 | практическая работа | Использование абсолютной и относительной ссылки, различных форматы данныхмеханического движения. | Электронный учебник, карточки, видеофрагмент |
| 4 | Форматирование элементов таблицы. Путь. Перемещение. Скорость. | 1 |
| 1 | практическая работа | Созданиеи форматирование элементов таблицы | Электронный учебник, карточки
|
| 5 | Обработка данных в таблице. Средняя скорость неравномерного движения. | 1 |
| 1 | практическая работа | Форматирование элементов таблицы.Использование встроенных функций для решения задач. | Электронный учебник, карточки
|
| 6 | Построение графиков и диаграмм. График равномерного движения. | 1 |
| 1 | практическая работа | Построение графиков функций и диаграмм | Электронный учебник, карточки
|
| 7 | Логические формулы. Сила трения | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, практическая работа | Использование логических формул с простым и сложным условием. | Презентация, карточки |
| 8 | Связь Excel с другими приложениями. Вставка рисунков. Печать. | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, творческая работа | Создание оформления к объяснению решения физической задачи с таблицой, графикоми рисунком | Презентация, справочное пособие |
| Построение объектов в CorelDraw |
| 1 | Построение прямоугольников и звезл / электрическая схема кабинета | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, практическая работа | Опорный конспект. Использование инструмента Форма | Презентация, видеофрагмент |
| 2 | Построение и модификацияэллипсов, дуг, секторов и спиралей / схемы электромагнитных законов | 1 |
| 1 | практическая работа | Создание схемы «Действие силы Лоренца» | Опорная схема, инструктивная карта |
| 3 | Автофигуры / описание физического эксперимента | 1 |
| 1 | практическая работа | Создание схемс применением Автофигур | Опорная схема, инструктивная карта |
| 4 | Работа с текстом / формулы и законы физики | 1 |
| 1 | практическая работа | Создание схемс использованием текстов фигурного и простого. Применение различных атрибутов текста | Опорная схема, инструктивная карта |
| 5 | Эффект линзы / схема к задаче по оптике | 1 |
| 1 | практическая работа | Создание чертежа с эффектом линзы. Использование Режима прозрачности. | Опорная схема, инструктивная карта |
| 6 | Трехмерные эффекты / схема к задаче | 1 |
| 1 | практическая работа | Создание чертежас эффектом перспективы, экструзии | Опорная схема, инструктивная карта |
| 7 | Проект «Разработка физических логотипов» | 1 |
| 1 | творческая работа | Проект с анализом и решением проблемы | Презентация |
| Программирование физических задач в Python |
| 1 | Переменные и типы данных / Внутренняя энергия | 1 | 1 |
| лекция | Программированиеразличных типов данных в задачах по физике
| Презентация
|
| 2 | Операторы и выражения / Расчет количества теплоты | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, групповая практическая работа | Применение операторов и вычисление выражений. | Презентация, карточки
|
| 3 | Условные операторы / Энергия топлива | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, парная практическая работа | Использование операторов условий для принятия решений. | Презентация, карточки
|
| 4 | Циклы / Закон сохранения и превращения энергии в механических процессах | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, парная практическая работа | Понимание концепции циклов и их реализация. | Презентация, карточки
|
| 5 | Циклы / Закон сохранения и превращения энергии в тепловых процессах / Решение задач | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, парная практическая работа | Понимание концепции циклов и их реализация. | Презентация, карточки
|
| 6 | Функции / Решение задач | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, парная практическая работа | Определение и использование функций в Python. | Презентация, карточки
|
| 7 | Одномерный массив / Решение задач | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, практическая работа | Изучение использования одномерного массива при решении задачи. | Презентация, карточки
|
| 8 | Двумерный массив / Решение задач | 1 | 0,5 | 0,5 | лекция, практическая работа | Изучение использования двумерного массива при решении задачи. | Презентация, инфографика |
| 9 | Работа с файлами / Решение задач | 1 |
| 1 | творческая работа | Ознакомление как считывать изаписывать данные в файлы с использованием Python. | Проектноезадание |
| Физическое моделирование и расчеты в MathCad |
| 1 | Назначение и структура MathCad | 1 | 1 |
| лекция | Конспект «Структура и применение программыMathCad» | Презентация, видеофрагмент
|
| 2 | Форматирование текста. Набор формул. Вставка единиц измерений. Основные величины, характеризующие колебательное движение. | 1 |
| 1 | практическая работа | Набор и вычисление формул. Использование единиц измерения величин законов колебательного движения. | Презентация, карточки
|
| 3 | Использование MathCad в качестве калькулятора. Превращение энергии при колебаниях | 1 |
| 1 | практическая работа | Набора формул. Изучениепревращения энергии в колебательных процессах.
| Опорная схема, инструктивная карта |
| 4 | Редактор формул MathCad. Колебания пружинного и математического маятников | 1 |
| 1 | практическая работа | Редактирование формул при колебаниях пружинного и математического маятников. | Опорная схема, инструктивная карта |
| 5 | Построение графиков. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс | 1 |
| 1 | практическая работа | Построение графика резонанса. | Опорная схема, инструктивная карта |
| 6 | Программирование MathCad. Электромагнитные колебания | 1 |
| 1 | практическая работа | Написание программного кода вMathCad.
| Опорная схема, инструктивная карта |
| 7 | Построение 3-х мерных графиков. Волны | 1 |
| 1 | творческая работа | Проектирование волнового движения | Презентация, Проектное задание |
| 8 | Проектная деятельность | 1 |
| 1 | творческая работа | Проект с анализом и решением проблемы | Презентация, инфографика |
В результате изучения курса обучающиесясформируют понимание по основам программирования и информационным понятиям.
4. Информационно-методическая часть
В учебной программеприменяются следующие методы обучения и формы организации учебного процесса:
Основные методы обучения
– применение объяснительно-иллюстративного,проблемного, частично-поискового (эвристического), исследовательского методов;
– словесные, дискуссия, наглядные (метод иллюстрации - видео лекции), практические(упражнения, лабораторные работы, практические работы).
Образовательный процесс в целях контроля и оценивания знаний учащихся в программе курсаможет принимать одну из следующих форм учебной работы:
– индивидуальная;
– парная;
– групповая;
– коллективная.
Для коммуникации применяются сервисы интернета:
– облачные технологии;
– форум;
– чат;
– веб-сайты и другие.
Структура учебного занятия строится по технологии развития критического мышления по этапам:Вызов-Осмысление-Рефлексия или урок-практикум.
Оценивание
Оценивание обучения проводится по системе критериального оценивания,
которое включает в себя формативное оценивание. Формативное оценивание
производится на каждом уроке и формирует индивидуальную траекторию учащегося по изученнымтемам.
Итоговое оценивание за учебный год производится через участие учащихся в олимпиадах и конкурсах. Поощрение учеников, которые оказывают другим поддержку при обучении.
Оборудование и программное обеспечение
1. Персональные компьютеры с подключением Интернет.
2. Программное обеспечение.
5. Методические рекомендации по организации обучения
Виды учебных материалов
Учебные материалы предназначены для работы в интерактивной среде обучения. Учебно-методический комплекс состоит из учебной программы, дидактическогоматериала для учащихся: практические работы и проектные задания для организациисамостоятельной работы учащихся, измерители для определения качества знаний учащихся в виде тестов,иллюстративный материал, инфографика, видеолекции.
Виды и длительность уроков
В рамках курса предусмотрены два вида уроков: урок-изучение и урок-практикум.
Первый вид: урок-изучение – проводится по технологии развития критического мышления. Урок-изучение состоит из следующих частей:
1. Вызов: введение в тему, установление взаимосвязей – 5 минут.
2. Осмысление: видеолекция в виде объяснения темы – 10 минут.
3. Обратная связь, достижение понимания – 2 минуты.
4. Практическая работа: выполнение задания – 20 минут.
5. Рефлексия – 3 минуты.
Второй вид: урок-практикум – проводится в виде практической или лабораторной работы. Уроки-практикумы могут быть направлены на углубление теории и практики, групповую обработку информации
или индивидуальную обработку информации. Урок-практикум состоит из следующих частей:
1. Сообщение темы, цели и задач урока-практикума – 3 минуты.
2. Мотивация к уроку-практикуму – 2 минуты.
3. Ознакомление с планом и инструкциями урока-практикума – 2 минуты.
4. Сборка конструкции и/или составление программы – 15 минут.
5. Проверка: проверка работы конструкции и/или программы – 3 минуты.
6. Доработка: доработка программы и/или конструкции – 10 минут.
7. Проверка: проверка работы конструкции и/или программы – 2 минуты.
8. Выводу по уроку-практикуму – 3 минуты.
6. Список использованной литературы
для учителя и учащихся
Технокон. Оригинальная справка MSExcel / Справочное пособие Усть-Каменогорск 2003.
Борисов В.Г. Юный радиолюбитель. Москва «Радио и связь» 1992г - С.254-256.
Зарубин Н.П., Королев В.М. Использование ЭВМ при изучении колебаний /Сборник научных трудов. МО РК ВКГУ 1992 – С.121-130.
Кинелев В.Г. Контуры системы образования XXI века / Информатика и образование, №5-2000. – С.2-7.
Яковлева Т.А. Технология компьютерного моделирования / Информатика и образование, №5-1997 – С.39-43.
Суппес В.Г. Использование ЭВМ при изучении гармонических колебаний / Физическое образование в вузах, №3, 2001 – С.81-87.
Пак Н.И. О технологии компьютерного моделирования в образовании / Педагогическая информатика. №1-1994 – С.47-53.
Гисин В.Б., Коновалов В.П. Элементы компьютерного моделирования. Материалы проекта «Пилотные школы». ДО КУДИЦ. Москва.-62с.
Елфимова О. Курс компьютерной технологии / О.Елфимова, В.Морозов, Ю.Шафрин. – Москва, 1999.-552.
Трофимова Т.И. Физика в блок-схемах и таблицах / Трофимова Т.И. Москва “Аквариум”1997.-С.163-185.
Глушков В.Н. Интегрированный курс MathCad.
7. Приложение
Темы творческих, практических работ, проектов, лабораторных опытов:
1. Творческое задание в качестве домашней работы или для получения дополнительной оценки.Требуется построить два графика по точкам в одной системе координат, так чтобы получился рисунок.
2. Создание судокув Excel. Возможностям программы VBA создавать головоломки судоку.
3. Создание и програмированиекнопокив Excel, с помощью VBA.
4. Практическая работа «Применение линз».
5. Творческая работа «Создание логотипа».
6. Переменные и типы данных — Изучение различных типов данных.
7. Операторы и выражения — Применение операторов и вычисление выражений;
8. Условные операторы — Использование операторов условий для принятия решений;
9. Циклы — Понимание концепции циклов и их реализация;
10. Функции — Определение и использование функций в Python;
11. Одномерные и двумерные массивы — Изучение сотировки, вставки, удаления элементов массивов.
12. Работа с файлами — Ознакомление: как считывать и записывать данные в файлыс использованием Python.
13. Редактор формул MathCad – Изучение колебаний пружинного и математического маятников.
14. Построение графиков в MathCad – Изучение параметров резонанса.
15. Практические задачи — Демонстрация навыков, полученных в течение курса.
15
274 755 
