Педагогический проект по физике

ОГПОБУ

«Сельскохозяйственный техникум»

Практико – ориентированный педагогический проект

«Исследовательская деятельность учащихся по физике»

(пособие по внеурочной деятельности)

Кабанова Галина Ильинична-

преподаватель физики

2013г.

Введение

В последние два десятилетия происходит значительная перестройка системы образования, связанная с изменением приоритетов в общих целях образования и появлением новых образовательных технологий.
Основной целью обучения становится развитие самого учащегося как личности. Такая позиция ведет к принципиальным изменениям в подходе к обучению, в характере взаимодействия ученика и учителя с тем, чтобы ученик действительно стал субъектом учебного процесса, чтобы в центре внимания педагогов находилась познавательная деятельность учащихся, а не преподавание.
В современном мире общекультурный уровень, формируемый в школе, является фундаментом для непрерывного образования на протяжении всей жизни. Поэтому задача современного обучения и образования в целом состоит скорее не в том, чтобы сообщить обширные знания, гораздо важнее привить и развить умение самостоятельно учиться и совершенствовать свои знания, а также осмысливать и оценивать свои действия. Таким образом, установка на усвоение знаний и умений преобразуется из цели в средство её достижения, необходимую ступень в развитии личности.

Задача исследовательской деятельности – научить детей самостоятельно исследовать окружающую действительность, уметь ее адаптировать для себя, творчески использовать полученные знания.
Исследование создает:

• развивающую образовательную среду для ребенка,

• полноту и свободу мыслительной деятельности, творческую атмосферу,

• высокую мотивацию интеллектуальной работы,

• креативный подход к реализации исследования.
  
  

Своеобразие исследовательской деятельности и особенности ее реализации вызывают необходимость обучения и освоения ее организации педагогами с целью реализации в образовательном процессе.

1.Основное содержание

В педагогической практике ведущее место принадлежит исследовательскому подходу в обучении учащихся.

Сущность исследовательского подхода в обучении состоит:

а) во введении общих и частных методов научного исследования в процесс учебного познания на всех его этапах (от восприятия до применения на практике);

б) в организации учебной и внеучебной научно-образовательной, поисково-творческой деятельности;

в) в актуализации внутрипредметных, межпредметных и межцикловых связей;

г) в усложнении содержательной и совершенствовании процессуальной сторон познавательной деятельности;

д) в изменении характера взаимоотношений «учитель-ученик-коллектив учащихся» в сторону сотрудничества.

Исследовательский подход отличает четко обозначенный предметный результат деятельности участников проекта.

На современном этапе развития школьного образования возникает интерес педагогов к использованию исследовательского метода в преподавании физики. Этот подход основан на освоении учащимися методов научного познания.

Часть решения этой задачи составляет творческая проектная деятельность учащихся во внеурочное время. Учащиеся, используя исследования, участвуют в деятельности по разным направлениям.

• Создание и защита проекта на элективных курсах;

• Разработка проекта во внеурочной деятельности;

• Разработка проекта, заменяющего выполнение домашнего задания.

Характеризуя исследовательский метод проектирования можно назвать некоторые особенности:

• Учащиеся самостоятельно постигают ведущие понятия и идеи, а не получают их в готовом виде.

• Учитель моделирует такие жизненные ситуации, которые предоставляют учащимся возможность знакомиться с идеями, понятиями и в то же время требуют от них самостоятельно устанавливать критерии и обнаруживать эти понятия на предлагаемых примерах.

• Учащимся принадлежит ведущая роль в принятии решений о выборе способа работы с изучаемым материалом.

• В работе с проблемами учащимся предоставляется возможность самостоятельно планировать свое исследование, выдвигать гипотезу и анализировать её.
  В основу образовательного проекта положена самостоятельная целенаправленная исследовательская деятельность учащихся. Несмотря на то, что исследование носит учебный характер, при его организации используются общепринятые в науке методы познания. К общенаучным методам относятся аналогия, наблюдение и опыт, анализ и синтез, индукция и дедукция, абстрагирование, конкретизация.

Основными требованиями к использованию исследовательского метода проектов является наличие проблемы (задачи), требующей интегрированного знания, исследовательского поиска для ее решения, значимость результатов; самостоятельная деятельность учащихся индивидуальная или групповая; использование исследовательских методов, которые в свою очередь предусматривают определенную последовательность действий.

Механизм реализации проекта:

• определение проблемы;

• выдвижение гипотезы ее решения;

• обсуждение способов оформления конечных результатов;

• сбор, систематизация и анализ, полученных данных;

• подведение итогов, оформление результатов, их презентация;

• выводы, выдвижение новых проблем исследования(см приложение).

2.Ресурсы:

1.Наличие кабинета «ФИЗИКА» в общеобразовательном учреждении.

2.Соответствие лабораторного оборудования исследованию проблемы(материально-технический ресурс).

3.Доступ к сети Интернет(информационный ресурс).

4.Наличие компьютерной техники и прикладного программного обеспечения для обработки информации.

5.Расходные материалы.

6.Временной ресурс: учебный год(постановка проблемы-сентябрь, представление на школьной конференции-апрель).

3.Партнёры

Основная цель исследовательской работы – предоставление учащемуся возможности проявить максимум самостоятельности и инициативы при решении практической задачи.

В процессе выполнения этой работы учащийся должен показать:

• Умение определять цель своей деятельности,

• Умение грамотно осуществить постановку задач, возникающих в практической деятельности;

• Навыки формализованного описания поставленных задач;

• Умение экспериментировать,

• Знания основных алгоритмических структур и умение применять эти знания для построения проектов;

• Понимание устройства и функционирования компьютера;

• Умение грамотно применять результаты в практической деятельности.

• Умение нести ответственность за свою деятельность.

Учащиеся представляют как индивидуальные, так и групповые проекты. Проекты школьников могут быть разнообразными по виду, типу, продолжительности, условиям, результатам и.д. Однако при всём их разнообразии в основе лежит развитие ребёнка.

Два признака отличают проектную деятельность:

1.Направленность учебно – познавательной деятельности школьника. Для ребенка тема проекта должна быть личностно значимой.

2.Характер взаимодействия ученика и учителя принципиально иной по сравнению с традиционным обучением.

Учитель:

• оказывает помощь в определении темы и разработке структуры проекта;

• дает рекомендации по подготовке, сбору информации, выбору средств представления проекта и т.д.;

• раскрывает возможные формы деятельности;

• обсуждает с учащимися этапы реализации проекта;

• является партнёром;

• помогает ученику оценить проект;

• проводит предварительную защиту проекта учащимися с разбором ошибок и рекомендациями по их исправлению.

Роль учителя сводится к оказанию методической помощи, а каждый участник проекта учится работать самостоятельно, получать новые знания и использовать уже имеющиеся, творчески подходить к выполнению заданий и представлять результаты своей работы.

Но здесь нужно заметить следующее: учитель за годы своей работы накапливает огромный дидактический, методический материал, который должным образом оформлен. Поэтому при выборе тем проекта предлагайте учащимся часть тем, которые бы учитывали ваши потребности. Учащиеся всегда будут знать для кого создается проект, кто им будет пользоваться.

4.Целевая аудитория

Для вовлечения учащихся и студентов в исследовательскую деятельность, на уроках физики в течение сентября информируем об исследовательских работах учащихся прошлого учебного года, обращая внимание на работы, которые приняли участие в конкурсах вне школы. В конце сентября объявляется запись для работы с проектом(информационное объявление). Например такое:

Творческий проект от идеи до разработки

2012-2013 учебный год

В процессе творческой проектной деятельности учащиеся:

• разрабатывают структуру проекта, которая включает:

  1. цель проекта,

  2. условие задачи,

  3. план реализации проекта,

• создают по теме проекта:

  1. выставку

  2. печатную продукцию,

  3. web-сайт,

  4. презентацию.

5. электронное учебное пособие

Учащиеся представляют как индивидуальные, так и групповые проекты.

Примерные темы проектов:

• Выставка почетных вещей

• «У природы нет плохой погоды…»

• «Туризм и физика»

• Собственный выбор проекта при согласовании с учителем физики

• «Физика. Человек. Здоровье»

• Оформление кабинета «Физика»

• «Ускорение свободного падения»

• «Биомеханические принципы в кинематике»

5.План реализации проекта

I. Постановка задачи

II. Пути решения

III. Самостоятельные действия, составление графика выполнения работ, накопление теоретического материала, его оформление

IV .Сравнение полученного с требуемым

V .Оценка результата

6.Ожидаемые результаты:

Знание – это то, что остается, когда всё, чему тебя учили забудется.

Популярность исследовательского метода проектов состоит в их социальной значимости. Он способствует развитию таких навыков, как самостоятельный поиск необходимых знаний, умение работать в разнообразных группах, используя разные социальные роли, умение анализировать, сравнивать, выдвигать гипотезы, делать выводы.

И, если выпускник школы владеет этими навыками, то он оказывается наиболее подготовленным к жизни, умеющим адаптироваться к изменениям, уметь работать с разными людьми в различных коллективах.

7.Примеры из опыта работы с учащимися

Учащиеся, занимаясь исследовательской деятельностью, создают по теме проекта:

• печатную публикацию (проспект, брошюру, буклет и т. д.);

• web – сайт;

• презентацию;

• видеофильм – продукт, выполненный на основе информационных технологий;

• Отчет исследовательской экспедиции.

• Сценарий мероприятия.

Приобретаемые компетенции:

1. информационные ;

2. организаторская деятельность и сотрудничество;

3. коммуникативные;

4. социально – личностные.

Проект «Измерение времени»

Выполнили: Обоскалов Иван и Чередниченко Руслан

Руководитель: Кабанова Г.И. – преподаватель физики

Содержание

1. Введение

2. Представление о времени

3. Измерение времени

4. Устройства для измерения времени

5. Исследования по измерению времени

6. Единицы времени

7. Заключение

8. Литература

Введение

О времени физики знают сегодня немногим больше, чем все мы и каждый из нас.

Издревле время уподобляли потоку, текущему равномерно и неумолимо неизвестно откуда, неведомо куда: его нельзя не ускорить, не замедлить, не повернуть вспять…

Представление о времени

1. Задумаемся, как в нашем сознании формируется представление о времени. С самого детства вы замечаете, что с телами, вас окружающими, происходят изменения: вы и ваши друзья растете, растут деревья, изнашиваются вещи, стареют, увы, люди… Изменений – быстрых, как молния, и медленных, почти незаметных, как рост дерева, - очень много. Заметим главное: подавляющее число изменений происходит необратимо – никто не молодеет, разбитая тарелка не собирается из осколков в целую и не возвращается с пола к вам в руки, цветок вновь не превращается в семечко, из которого вырос. Разве что на киноэкране можно увидеть необыкновенные события «наоборот», запустив ленту (и время) в обратную сторону.

Наблюдая изменения, происходящие с телами, и их необратимость, мы и формируем представление о времени.

Представьте, что с телами вокруг ничего не происходит, - и вы потеряете ощущение времени.

Вид древних пирамид и охраняющих их сфинксов неизменно порождает у людей мысли о вечности («Вечный покой сердце вряд ли обрадует , вечный покой – для седых пирамид, а для звезды, что сорвалась и падает, есть только миг, ослепительный миг…»).

Вы находитесь в комнате. Никаких внешних сигналов не поступает (ни звуков, ни дуновения ветерка, окна и двери закрыты). И вы потеряете ощущение времени.

У человека в организме происходят периодические изменения: бьется сердце, пульсируют легкие. Либо происходят изменения и в химическом составе организма, имеющие продолжительность около недели. Прямо эти ритмы вы не ощущаете, но вся жизнь согласована с ними, и рассогласование хода жизни и биологических ритмов может привести к усталости, бессоннице, депрессии.

И сегодня мы знаем о времени ни больше, чем старейший летописец науки Лукреций:

Также и времени нет самого по себе, но предметы,

Сами ведут к ощущенью того, что в веках совершилось,

Что происходит теперь и что воспоследствует позже.

И неизбежно принять, что никем ощущаться не может

Время само по себе, вне движения тел и покоя…

Время - загадочное явление в природе. Жаль, конечно, что нет прошлого (оно только в нашей памяти, и то в тускловатом виде), что нельзя слетать в него и поучаствовать в строительстве пирамид или Бородинской битве, поиграть с юным Петром I в «потешную флотилию» на Плещеевом озере или поговорить с Михайлой Ломоносовым о науке российской…

Нет и будущего, оно - только в нашем воображении и не всегда оказывается таким, как мы его представляли. Так или иначе люди вооружились множеством слов для ориентации во времени (прошлое, настоящее, будущее, завтра, быстро, медленно, миг, вечность, долго и т.д.) Так сосредоточим внимание на измерении того, что обозначено коротким словом – время.

Измерение времени

Измерение больших промежутков времени. В основу измерения времени положены периодические, повторяющиеся процессы , например, колебания груза на нити или на пружине, биение сердца и др. Давно замечено: наибольшей устойчивостью и повторяемостью обладают астрономические явления: день сменяется ночью, регулярно чередуются времена года. Эти явления связаны с движением Солнца на небесной сфере. На их основе и создан календарь. Но это отдельная тема для исследования.

Мы предлагаем подробно рассмотреть вопросы, связанные с измерением небольших промежутков времени.

Измерение небольших промежутков времени (порядка 1ч) долго оставалось трудной задачей. В XI – XIII вв. предпринимались попытки создать механизм, способный производить отсчет через равные промежутки времени, скажем, через каждый час. Идея такого механизма проста (см. рис.) Весь вопрос в том, с помощью чего привести его в движение и при этом обеспечить равномерность хода. В первых известных часах механизмы приводились в движение с помощью потока воды в реке (водяная турбина) или с помощью тяжелой гири. Эти способы не позволяют решить задачу точного времяисчисления

Устройства для измерения времени

Самые древние часы – это солнечные: определение времени по расположению тени стержня. Солнечные часы не могут удовлетворить потребности времяисчисления. На рисунке изображены старинные часы.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЧАСОВ

Опыт №1: Секундомер. Возьмите нитку длиной 98 см, к ней привяжите грузик массой 20г. Для приведения его в действие нитку берут за свободный конец в левую руку, а в правую – грузик; левую руку поднимают вверх, а правую немного отводят в сторону. По команде «Отсчет» или «Марш» грузик отпускаю: он начинает качаться, отсчитывая секунды; качание в одну сторону длится 1с. Счет времени пошел, а вам остается считать число качаний. Для того чтобы данный прибор работал как можно точнее, необходимо определить какое отклонение будет давать 1с. Так как колебания в такой системе затухающие, то такие часы для точного измерения не подходят.

Явление, на основе которого можно обеспечить равномерный ход механизма, открыл Галилео Галилей – итальянский физик эпохи Возрождения. Галилея считают вообще первым в истории истинным физиком, потому что именно он ввел в науку представление об опыте как основе естествознания.

Ученики Галилея рассказывали, что свойство маятника (груза на нити) ученый открыл, наблюдая колебания люстры в соборе. При этом в качестве измерителя времени он использовал собственный пульс – «часы жизни»! Должно быть, потом Галилей тщательно проверил свое неожиданное открытие.

Опыт №2. Мы повторили открытие Галилея в нашей лаборатории.

Проведя опыт мы доказали, что период колебаний груза на нити не зависит от амплитуды (размаха) колебаний и массы груза. Для опыта использовали штатив, нить, грузы (минимум два разной массы), секундомер. Определили время пяти полных колебаний . За это время размах колебаний заметно не изменится, а результат измерения периода будет поточнее.

Результаты измерений в таблице:

Вывод: именно маятник может задать и поддерживать довольно точно ритм часов, ведь период его колебаний не зависит от размаха колебаний и массы груза. Но… только обеспечить ритм, но не длительную работу: маятник довольно быстро останавливается. И такие часы на 2-3 минуты не очень нужны.

Трудности в изготовлении точных часов преодолел блестящий голландский математик и физик Христиан Гюйгенс, который в 1657 г. изобрел замечательный механизм. В его часах ритм задает и сохраняет маятник, а колебания поддерживает гиря. Рассмотрите рисунок 58 и уловите главную идею: к маятнику жестко прикреплен анкер, а гиря подвешена к храповому колесу; при колебаниях маятника (вначале его нужно подтолкнуть) колеблется и анкер, освобождая за короткое время храповое колесо, а в это время храповое колесо подталкивает зубец анкера, а значит, и маятник. После проскальзывания второй зубец анкера останавливает храповое колесо. Затем маятник начинает обратное движение, и все повторяется: второй зубец анкера постепенно освобождает храповое колесо с гирей и оно своим зубцом подталкивает анкер. Тик- так, тик – так, тик – так… Этот звук возникает при ударе храпового колеса об анкер при установке.

Самое трудное – рассчитать форму зубцов храпового колеса и анкера: они должны надежно зацепляться в крайних точках, хорошо скользить при подталкивании в про межуточных точках. Остальное (механизм движения часовой и минутной стрелок, подъем гири) решается проще.

Механические часы с пружинным маятником и сегодня составляют достойную конкуренцию электронным хронометрам. Они компактны, надежны, работают при любой температуре, а главное – им не нужно электропитание, ведь пружину всегда можно подкрутить - и в глухой тайге, и в многомесячном плавании. По мере совершенствования технологии изготовления материалов и их обработки стало возможным делать маятники с малым периодом колебаний, и измерение промежутков времени с точностью до десятой доли секунды превратилось в обычное дело. Именно с такой точностью определяют промежутки времени секундомером, которым мы пользуемся в школе на уроках физики, физкультуры.

Исследования по измерению времени

ОПЫТЫ с секундомером

1. С помощью секундомера, которым мы уже пользовались, провели несколько измерений:

А) определили частоту (количество ударов в минуту, так принято) собственного пульса сначала в спокойном состоянии, затем сразу после 20 приседаний и затем спустя 30 и 60 с после приседаний (хорошим считают сердце, которое быстрее успокаивается после нагрузки);

Б) определили периодичность падения капель из капельницы (время между моментами отрыва от носика двух капель);

В) проверили свое «чувство времени»: пустили секундомер и остановили его, не глядя на циферблат, когда, по нашему ощущению, прошла одна минута (5 мин, 30 минут), а затем посмотрели на показания и определили расхождение.

Единицы времени

Во многих странах для грубых оценок существует звуковой (словесный) «эквивалент» секунды. Считается, что если быстро (но отчетливо!) произнести «двадцать один, двадцать два», то пройдет что-то около одной секунды. При проверке с помощью секундомера продолжительности этих слов оказалось соответствие секунде.

Конечно ни физиков, не техников точность в 0,1 с не устраивает. За 0,1с с современный реактивный самолет преодолеет около 50 м, космический корабль - около 800м. К чему приведет погрешность в 0,1с, объяснять не надо.

Существует и много других способов определения продолжительности процессов. Точность измерений особенно заметно повысилась с изобретением атомных часов. Оказалось, что атом представляет собой своеобразный «маятник», причем частота колебаний электрона в атоме чудовищно велика и стабильна: около 10000000000 (10¹⁰) колебаний в секунду! Не будем углубляться в вопрос, но отметим, какой величайшей точности можно достичь, положив в основу работу часов, этот процесс! Сегодня атомные часы – самые точные. Они могут убежать или отстать на 1с за 3000000 лет!

Основная единица времени - секунда (с). Раньше природным аналогом эталона (эталон – самые точные часы) был год: секунда – такая-то доля года. Однако с помощью атомных часов выяснили, что вращение Земли вокруг собственной оси и ее обращение вокруг Солнца не являются равномерными и сверять по ним точные часы невозможно. Показания атомных часов и астрономический год расходятся в год на доли секунды, и «виновата» в этом Земля.

Новый эталон секунды, как и эталон метра, связан со свойствами света. Соотношения между единицами времени вам хорошо известны:

1сут = 24ч=60*24мин=3600*24с.

Заключение

С давних пор люди пытались вести счет времени. В 3-м веке до нашей эры в Египте появились первые приборы для измерения времени – солнечные часы, изготовление которых продолжалось до конца 19 века.

На смену солнечным часам пришли часы водяные. Они появились в Древнем Египте. С 16 века начали изготавливать часы индивидуального пользования: настенные, настольные, карманные.

Для развития познавательного интереса к физической величине – время мы предлагаем виртуально посетить Музей часов г.Ангарска.

Ангарский музей был открыт в 1968 году. Основой выставки послужила частная коллекция часов Павла Васильевича Курдюкова(1908-1985гг.). 200 часов было включено в экспозиции музея. В настоящее время музея насчитывает более 1000 экземпляров.

382 экспоната – это часы 18 – 20 века. Вот некоторые из них.

В настоящее время экспозиции строятся по тематико – хронологическому принципу, раскрывая тему «У каждого времени свои часы».

1-я тема – простейшие часы(солнечные, водяные, огневые, песочные);

2-я тема - часы башенные;

3-я тема – часы стран Западной Европы;

4-я тема – часы первой половины 19века;

5-я тема – часы второй половины 19 века;

6-я тема – часы Японии;

7-я тема – Часы России;

8-я тема – современное часовое производство.

Литература:

Проспект «Музей часов» (г.Ангарск)

М.М.Балашов «Физика 7»

Литература:

1. И.С.Сергеев «Как организовать проектную деятельность учащихся», издательство «АРКТИ» г.Москва, 2006г.

2. Проект на уроках информатики(Библиотека журнала «И и О»), 2006г.

3. Т.А.Файн «Исследовательский подход в обучении» (журнал «Практика административной работы в школе» №6-2003г.)