Министерство образования и науки Самарской области
Государственное автономное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов
САМАРСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ИНСТИТУТ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ
И ПЕРЕПОДГОТОВКИ РАБОТНИКОВ ОБРАЗОВАНИЯ
Итоговая работа
на курсах повышения квалификации
по ИОЧ ВБ
«Преподавание физики в условиях обновления
содержания образования»
(02.11- 06.11.2015.)
Разработка многоуровневой системы задач
по теме:«Тепловые явления»
Выполнила:
Тимашевская Татьяна Владимировна,
учитель физики ГБОУ СОШ № 11г.Кинеля
Кинель
2015 г.
Пояснительная записка.
Предлагается разработка многоуровневой системы задач, позволяющая ученикам успешно освоить учебную программу как на базовом, так и на углублённом уровнях, эффективно подготовиться к итоговой аттестации в форме единого государственного экзамена. Разработка выполнена по разделу школьного курса физики «Тепловые явления»Выделены элементы содержания образования (понятий, теорем, приёмов решения задач определённого типа), построена многоуровневая система учебных физических задач с охватом общеобразовательного и углубленного уровней.
Многоуровневая система задач
В основе методики обучения на базе многоуровневой системы задач лежит поэтапное освоение блоков ее матрицы. Основная особенность этой методики заключается в том, что на каждом уровне, т.е. при освоении соответствующего столбца матрицы, учащийся всякий раз сталкивается со всеми уровнями сложностей учебных ситуаций, возникающих при решении задач.
Многоуровневая система задач для каждой темы курса формируется с помощью ее матричного представления, путем выделения ранжированного перечня базовых элементов содержания образования и соответствующих им базовых задач, – с одной стороны, и уровней обученности, отражающих умения решать знакомые, модифицированные и незнакомые задачи, – с другой.
Предлагаемая матрица составлена с целью систематизировать и упростить подготовку учащихся к сдаче ОГЭ или ЕГЭ по темам, разделам физики, а также её можно использовать для формирования навыков решения комбинированных задач. Такая матрица системы содержит 4 строки, соответствующие четырём уровням сложности учебных задач, и N столбцов, отражающих количество тем, уравнений или других элементов рассматриваемого раздела или комбинированной задачи. Подобное табличное (матричное) представление системы задач помогает осуществить полноценное наполнение на каждом уровне ее компонентов и тем самым реализовать критерии предметной и деятельностной полноты (имея в виду познавательные УУД) формируемой системы учебных задач. При этом если базовые задачи выполняют в системе роль своеобразных интеграторов предметно-содержательной компоненты, то при проектировании и реализации процесса обучения аналогичную роль должны играть универсальные учебные действия (общие методы и приемы деятельности) в выделенных ситуациях.
Учебная деятельность при решении задач, входящих в первую строку матрицы – 1 уровень - носит репродуктивный характер (используются такие общеучебные действия, как классификация, подведение под понятие, выведение следствий, действия, построение логической цепи рассуждений, и т.д.).
При решении задач второй строки – 2 уровень – учащимся необходимо применить формулу, закон или правило. (Простые задачи на 1 действие).
При решении задач третьей строки – 3 уровень – учащимся необходимо применить 2-3 формулы, это задачи на 2-3 действия. (Здесь проявляются такие общеучебные действия, как выделение и формулирование познавательной цели, поиск и выделение необходимой информации, знаково-символические действия, включая математическое моделирование, структурирование знания). Наконец, при решении задач четвёртой строки учебная деятельность носит углубленный характер. Ученик должен уметь ориентироваться в новых ситуациях и вырабатывать принципиально новые программы действий (выдвигать гипотезу, проверять: обосновывать или опровергать, выдвигать новую и т.д., осуществлять исследовательскую деятельность). Решение таких задач требует от учащегося обладания обширным фондом отработанных и быстро развертываемых алгоритмов; умения оперативно перекодировать информацию из знаково-символической формы в графическую и, наоборот, из графической в знаково-символическую; системного видения курса. Вместе с тем, оно не просто предполагает использование старых алгоритмов в новых условиях и возрастание технической сложности, а отличается неочевидностью применения и комбинирования изученных алгоритмов. Задачи этого уровня имеют усложненную логическую структуру и характеризуются наличием латентных связей между данными и искомыми элементами. Наполнение матрицы должно быть таким, что задания четвёртого уровня содержат внутри себя составные звенья заданий из 1-3 уровней. Таким образом, учащийся, выполнив все предложенные в матрице задания, и пройдя весь путь от простого к сложному, получает умения и навыки работы с комбинированными задачами.
МСЗпозволяет разработать методику обучения физике, позволяющую строить для каждого учащегося индивидуальные образовательные траектории, направленные как на формирование специальных, так и универсальных учебных действий, на успешную подготовку к Единому Государственному Экзамену
Дидактическая задача - обучениерешению проблем (задач). Выделим общие действия, которые составляют приём решения проблемы, задачи (в том числе текстовых заданий, уравнений, систем)
Анализ условия (что дано, что требуется), введение буквенных обозначений.
Схематическая запись условия в виде таблицы, схемы
Составление модели (формулы, системы уравнений);
Решение задачи,нахождение искомой комбинации неизвестных с помощью замен, преобразований, (знаково-символическая деятельность).
Проверка и оценка ответа (все ли имеют смысл в контексте условия задачи?)
Исследование, обобщения задачи или способа решения для видоизменённых условий, другие подходы к решению. (если «изменить» задачу, рассмотреть похожий случай)
Рефлексия (какие затруднения встретились мне в решении?) полезные выводы на будущее, саморегуляция умственной деятельности.
Таблица структурирует выявленное соответствие между ключевыми задачами, этапами и универсальными учебными действиями:
| Этапы решения задачи | Формируемые универсальные учебные действия |
| Анализ условия (что дано, что требуется), введение буквенных обозначений | Целеполагание, выделение существенной информации, формулирование проблемы и создание способа её решения, абстрагирование, аналогия, классификация, знаково-символические действия |
| Схематическая запись условия в виде таблицы, схемы | Планирование,систематизация, абстрагирование,знаково-символические действия, моделирование |
| Составление модели (необходимые формулы и выводы) поиск известного аналога. Привлечение из математики, физики известного закона | Самостоятельное создание способа решения задач: анализ ситуации, корректировка аналога и его конкретизация, моделирование ситуации в графическом и символическом виде |
| Решение задачи или нахождение из системы искомой комбинации неизвестных с помощью замен, преобразований | Анализ и выявление существенной информации, синтез (выведение следствий и достраивание недостающей компоненты), построение цепи рассуждений, преобразование модели, выдвижение и проверка гипотез |
| Проверка и оценка результата -все ли имеют смысл в контексте условия задачи? | Анализ, выделение существенной информации, выведение следствий, конкретизация |
| Исследование, обобщения задачи или способа решения для видоизменённых условий, другие подходы к решению. если «изменить» задачу, Эти эвристические приёмы называются «метод аналогии», приём абстрагирования, приём конкретизации) | Анализ, синтез, поиск аналогов, построение логической цепи рассуждений, умение сжато передать содержание, умение создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач; выведение следствий, доказательство, создание способов решения проблем поискового и творческого характера |
| Рефлексия какие затруднения встретились мне в решении? полезные выводы на будущее, регуляция умственной деятельности | Смыслообразование, целеполагание, планирование, контроль, коррекция, оценка, волевая саморегуляция,готовность и способность обучающихся к саморазвитию и самообразованию,умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в познавательной деятельности |
Реализация отмеченных этапов работы с задачей формирует соответствующие универсальные учебные действия.
Целесообразностьмногоуровневой системы задач -обеспечивает достижение требуемых предметных и метапредметных результатов
Требования к уровню обученности выпускников основной и полной средней школы по физике можно выполнить, если организовать учебную деятельность на основе многоуровневой системы задач (МСЗ) В разработке предлагается вариант модернизации системы задач УМК, используемого в обучении, реализующий в качестве ведущего системообразующего принципа- единство формирования специальных учебных действий и универсальных учебных действий
тема: «Тепловые явления»
| Уровень | Условие задачи | Решение (ответ) |
| 1 уровень понятийный | Летом воздух в здании нагревается, получая энергию через стекло, которое пропускает солнечную энергию. С каким видом теплопередачи мы имеем дело? Теплопроводность; Конвекция; Излучение. | Правильный ответ: 3
|
| Тепловым равновесием называется: Состояние, при котором происходит теплообмен между телами; Процесс, при котором микроскопические процессы внутри тела прекращаются; Состояние системы, при котором все макроскопические параметры(объм,давление, температура)сколь угодно долго не изменяются. | Правильный ответ: 3
|
|
Из двух названных ниже явлений: А) гидростатическое давление жидкости на дно сосуда, Б) давление газа на стенку сосуда – Тепловым движением частиц вещества можно объяснить Только А; Только Б; И А, и Б; Ни А, ни Б.
| Правильный ответ: 2
|
|
Согласно расчетам температура жидкости должна быть равна 143 К. Между тем термометр в сосуде показывает температуру -130 С. Это означает, что Термометр не рассчитан на низкие температуры и требует замены; Термометр показывает более высокую температуру; Термометр показывает более низкую температуру; Термометр показывает расчетную температуру.
| Правильный ответ: 4
|
| Какие величины характеризуют состояние макроскопических тел? Объем,давление,температура; Масса,объем; Давление,масса,температура; Плотность,температура. | Правильный ответ: 1
|
|
2 уровень базовый | Какое количество теплоты необходимо для нагревания чугунного утюга массой 1,5 кг для изменения его температуры на 200С? | Правильный ответ: 162 кДж
|
| В латунный калориметр массой 128 г, содержащий 240 г воды при 8,4 С, опущено металлическое тело массой 192 г, нагретое до 100 С. Окончательная температура, установившаяся в калориметре, 21,5 С. Определите удельную теплоемкость испытуемого тела. | Правильный ответ: 900 Дж/кг.К |
| Какое количество теплоты нужно сообщить 2 кг льда, взятого при -10 С, чтобы лед расплавить, а полученную воду нагреть до 100 С и выпарить? | Правильный ответ: 61 МДж
|
| Сколько дров необходимо для того, чтобы нагреть 50 л воды в железном котле массой 10 кг от 15 С до 65 С? | Правильный ответ:1,1 кг.
|
|
3 уровень повышенный |
При выстреле вертикально вверх свинцовая пуля достигла высоты 1200 м. При падении, ударившись о землю, она нагрелась. Считая,что 50% механической энергии пули пошло на ее нагревание, рассчитать, на сколько повысится ее температура. Сопротивлением воздуха пренебречь. | Используем соотношение ∆U= -ηА, где ∆U= cm∆T – изменение внутренней энергии пули при ее нагревании на ∆T; А= W–W0 = - mgh–работа сил при неупругом ударе пули о землю. Тогда cm∆T= ηmgh, откуда ∆T= ;∆T = |
| Двигатель расходует 25 кг бензина в час и охлаждается водой, разность температур которой при входе в охлаждающее устройство и выходе из него 15 К. Определить секундный расход воды, если на ее нагревание затрачивается 30% энергии, выделившейся при сгорании бензина. | По условию задачи, η = Qп / Qз , гдеQп – количество теплоты, необходимое для нагревания воды; Qз – количество теплоты, выделенное при сгорании топлива. Учитывая, что Qп = cm1∆Tи Qз = qm, получаем η = cm1∆T / (qm), откуда масса воды m1 = qmη / (c∆T). Следовательно, ежнсекундный расход воды mc =
|
| При какой скорости свинцовая пуля, ударившись о преграду, плавится? Температура пули до удара 100 С. При ударе 60 % механической энергии пули превращается во внутреннюю. | Используем соотношение (1)
Здесь – изменение внутренней энергии пули при ее плавлении и нагревании до температуры плавления; А = W–W0 = - m2/2 –работа сил при неупругом ударе пули о преграду, где Тпл – температура плавления свинца. Учитывая эти выражения, перепишем уравнение (1): cm(Tпл – Т) + mλ = ηm2/2, откуда
≈426м/с. |
|
4 уровень углубленный |
Сани массой 6 кг скатываются с горы, образующей с горизонтом угол 30°. Пройдя по склону горы 50 м, сани достигают скорости 4,5 м/с. Определить количество теплоты, выделенное при трении полозьев о снег.
| Рассмотрим изолированную систему тел, состоящую из полозьев санок и ледяной поверхности горы. Используем соотношение (1) где А = W – W0 - работа сил трения полозьев о лед; W = m2/2 + mgh – полная механическая энергия саней в конце движения;W0 = mgH–полная механическая энергия саней в начале движения. Учитывая выражения для A, W, W0, перепишем уравнение (1):
Тогда
Так как изменение внутренней энергии взаимодействующих тел измеряется количеством теплоты, то количество теплоты, выделенное при трении полозьев о снег, должно быть равно изменению внутренней энергии этих тел: Q = ∆U ≈ 1.4 кДж. |
| 5 уровень Качественные задачи | Когда лед может быть нагревателем? | Лед может быть нагревателем при контакте с телами, температура которых меньше его температуры. Так как температура образования льда при нормальных условиях 273 К, то температура тел, для которых лед является нагревателем, должна быть меньше этой температуры. |
| С одинаковой высоты упали тела одинаковой массы – медное и железное. Какое из них при ударе нагревается до более высокой температуры? | Будем считать, что температура тел до их падения одинакова и что во внутреннюю энергию переходит при неупругом ударе одна и та же часть их механической энергии. Т.к. масса тел, высота подъема, а следовательно, и конечные скорости в момент удара равны, тоU1=U2 или C1m(T1-T)=C2m(T2-T), гдеT1 иT2 - температуры медного и железного тел в момент удара; T-начальная температура тел. Так как С1 меньше С2, то из уравнения следует (T1-T) больше (T2-T), т.е. медное тело нагревается при ударе до более высокой температуры, чем железное. |
369
104 694 
