Применение электронного сборника задач при изучении квантовой оптики в средней общеобразовательной школе

 2.3. Дидактическая основа сборника задач

Сборник задач по физике является одним из важнейших дидактических  средств обучения. Он должен отвечать основным требованиям и положениям дидактики, соответствовать целям обучения в современной школе, содержанию обучения в целом и по конкретным дисциплинам, общепринятым принципам обучения, организационным формам обучения. Одним из основополагающих дидактических оснований для конструирования сборника задач по физике является учет единства содержательной и процессуальной сторон обучения, а также единство преподавания и учения. В связи с этим сборник задач по физике как и учебник выступает одновременно как носитель содержания образования и форм фиксации различных элементов содержания образования и как проект (модель) учебного процесса. [13]

 Сборник задач по физике должен соответствовать типовой программе по:

- структуре (в нем выделяются разделы, темы в соответствии с программой курса);

- объему знаний (степени полноты отражения основных закономерностей, понятии, законов, теорий);

- характеру формирования у учащихся общеучебных и специальных умений и навыков (в сборнике следует предусмотреть систему заданий, которые необходимы для формирования общеучебных и специальных умений: заданий на основе использования различных знаний, заданий на установление причинно – следственных связей; в заданиях сборника должна отражаться система практических заданий, если она предусмотрена программой предмета);

- характеру раскрытия понятий, законов, теорий, отдельных вопросов и целых разделов программы (сборник должен соответствовать принятой концепции

 

образования по предмету, требованиям методики преподавания предмета). [13]

Выводы:

1. Содержание электронного  сборника должно строиться по модульному принципу.

2. В электронном сборнике  задач должен быть обеспечен  самоконтроль познавательной деятельности учащихся и приведен ответ для задачи .

3. В электроном сборнике  задач должна быть обеспечена  помощь учащимся на каждом  этапе  познавательной деятельности  при решении задач.

3.Электронный сборник задач по квантовой оптике

3.1 Структура электронного сборника задач

Анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы, проведенный в разделах 1 и 2 позволили определить следующую структуру электронного сборника задач:

• Модульное построение системы задач.
• Выделение пяти уровней сложности задач.
• Обеспечение в электронном сборнике задач возможности учащимся наблюдать компьютерные модели физических процессов или просматривать видеофрагменты.
• Включение в состав электронного сборника примеров решения задач.
• Обеспечение в электронном сборнике возможности учащимся пользоваться алгоритмом решения физических задач
• Включение в состав электронного сборника задач базовых формул.

 С целью изучения проблемы структуры и применения электронного сборника задач было проведено анкетирование учителей разной категории и возрастов. Им было предложено ответить на вопросы анкеты путем выбора одного (или нескольких) из предложенных ответов  или написания своего ответа. В анкетировании участвовало 30 человек

Приведем содержание вопросов анкеты и результаты анкетирования учителей в виде круговых диаграмм (рис. 3-9).

 1. Считаете ли Вы целесообразным использовать на уроках физики электронные сборники задач?

1.  Да 2.  Нет 3.  Скорее да, чем нет 4.  Скорее нет, чем да

2. Для каких целей нужны электронные сборники задач? 

1. Облегчить учащимся понимание задачных ситуаций.  2. Индивидуализировать процесс обучения учащихся решению физических задач. 3. Получить учащимся дополнительную информацию по решению физических задач. 4. Автоматизировать контроль за решением учащимися задач.

3. Считаете ли Вы целесообразным включить в состав электронного сборника задач компьютерные модели физических процессов или  видеофрагменты?

1.Да 2.Нет 3.Скорее да, чем нет 4.Скорее нет, чем да

 

4. Считаете ли Вы целесообразным включить в состав электронного сборника задач алгоритм решения физических задач?

1.Да 2.Нет 3.Скорее да, чем нет 4.Скорее нет, чем да

5.Считаете ли Вы целесообразным включить в состав электронного сборника задач базовые формулы?

1.Да 2.Нет 3.Скорее да, чем нет 4.Скорее нет, чем да

6.Считаете ли Вы целесообразным включить в состав электронного сборника задач примеры решения задач?

1.Да 2.Нет 3.Скорее да, чем нет 4.Скорее нет, чем да

7.Собираетесь ли вы в будущем использовать электронные сборники задач?

1.Да 2.Нет 3.Уже использую 4.________________

Проанализировав результаты проведенного анкетирования, можно  сделать следующие выводы:

 1. Почти 90% учителей считают целесообразным использовать на уроках физики электронные сборники задач.

2.Основными целями при использовании электронного сборника задач являются: облегчение учащимся понимание задачных ситуаций, индивидуализировать процесс обучения учащихся решению физических задач, получить учащимся дополнительную информацию по решению физических задач.

3. Большинство учителей считают целесообразным включить в состав электронного сборника задач компьютерные модели физических процессов или  видеофрагменты, алгоритм решения физических задач, базовые формулы, примеры решения задач.

4. 90% опрошенных учителей в будущем собираются использовать на своих уроках электронный сборник задач.

3.2. Анализ содержания обучения квантовой оптике

Выделим в содержании обучения структурные элементы физических знаний.

Понятия о: Материальных образованиях: фотон, электрон, протон, нейтрон, электромагнитное поле;

Явлениях и процессах: фотоэффект, давление света;

Моделях материальных образований, явлений и процессов: корпускулярно-волновой дуализм;

Величинах: давление света, работа выхода, энергия и,  импульс фотона;

Приборах и устройствах: фотоэлемент;

Гипотезах: гипотеза Планка;

Законы и закономерности: экспериментальные законы внешнего фотоэффекта, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта;

Опишем содержание выделенных структурных элементов физических знаний в таблицах 2-8 [7, 11, 14].

 

Материальные образовании                                                                                                                            Таблица 2

Название	Отличительные признаки	Свойства	Количественные  характеристики
Фотон	Квант электромагнитного  поля.	Не имеет состояния покоя; Электрически нейтрален; Движется со скоростью света.	Е=hν;p= E/c; m=0
Электрон	Стабильная частица, обладающая наименьшим, отрицательным электрическим зарядам.	Инертность; Электрический заряд.	e=1,6*10-19Кл; me=9,11*10-31кг
Протон	Стабильная частица, составная  часть ядра.	Имеет положительный электрический заряд; Инертность.	q=1,6*10-19Кл; mp=1,6726*10-27кг
Нейтрон	Стабильная частица  в составе устойчивых атомных  ядер.	Не имеет электрического заряда; Инертность.	mn=1,6750*10-27кг
Электромагнитное поле	Вид материи	Взаимопроницаемость; Силовое  действие.

 

Приборы и  устройства                                                                                                                                                Таблица 3

Название	Назначения	Принцип действия		Устройство	Технические характеристики	Применение
Фотоэлемент	Преобразователь световых сигналов в электрические.		Фотоэффект	Слой светочувствительного вещества, нанесенный на основу	Чувствительность.	Электроника

 

Явления и  процессы                                                                                                                                                                          Таблица 4                                                                                                                                                                         

Название	Отличительные признаки	Условие протекания	Механизмы	Законы, описывающие явления	Связь с другими явлениями	Проявление и применение
Фотоэффект	Вырывание электронов с поверхности вещества под действием света.	v>vкр	Поглощение энергии  фотонов веществом.	Законы внешнего фотоэффекта.	Взаимодействие, механическое движение частицы.	Фотоэлементы, фотодиоды.
Давление света	Действие электромагнитного излучения на поверхность твердого тела.	Отражение или поглощение электромагнитного излучения твердым телом	Фотон передает импульс  твердому телу.	p=E/c(1+β)	Взаимодействие частиц.	Изменение направления хвоста планеты при приближении к солнцу

 

Физические  величины                                                                                                                                                   Таблица 5

Название	Что характеризует	Единица измерения	Связь с другими величинами	Способы измерения	Принимаемые значения	Векторная или  скалярная
Давление света	Взаимодействие света  с твердым телом	Н/м2	p=E/c(1+β)	Косвенно	0≤p	Скалярная
Работа выхода	Работа.которую необходимо совершить электрон чтобы он вылетел с поверхности вещества.	Дж	Aвых=-mυ2/2+ hν	Косвенно	Aвых>0	Скалярная
Энергия фотона	Квант энергии	Дж	E=hv	Косвенно	Е>0	Скалярная
Импульс фотона	Мера механического  движения.		p=E/c	Косвенно	р>0	Векторная

 

Модели материальных образований                                                                                                                 Таблица 6

Название	Описание, характеристики	Условие совпадения свойств реальных объектов и их моделей
Корпускулярно-волновой дуализм	Для полного понимания  природы света необходимо учитывать как волновые, так и корпускулярные свойства света	В микромире

Гипотеза                                                                                                                                                                                                     Таблица 7

Название	Пояснение сущности
Гипотеза планка	Излучение света веществом  происходит не непрерывно, а порциями или квантами.