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

Законы и  закономерности                                                                                                                                                            Таблица 8

Название	Математическая запись	Устанавливает связь между величинами	Опыт, подтверждающий закон	Границы применения	Примеры использования и учета действия
Первый закон  внешнего фотоэффекта		Количеством фотонов и интенсивностью падающего излучения - света.	Опыт Столетова	Для фотоэлектронов ν>νкр	Фотоэлементы
Второй закон  внешнего фотоэффекта	Ekmax=hν-Aвых	Aвых– работа выхода ν-частота, Ek– кинетическая энергия максимальная	Опыт Столетова	Для фотоэлектроновν>νкр	Фотодиоды
Третий закон  внешнего фотоэффекта	νmin=Aвых/h	Aвых– работа выхода ν- граничная частота	Опыт Столетова	Красная граница для фотоэлектроновν < νmin	Фотоэлементы, фотодиоды
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта	hν=Aвых+mυ2/2	Число фотоэлектронов падающих на поверхность за ед. времени	Опыт Столетова	Для фотоновν>νкр

 

Анализ содержания обучения квантовой оптике позволяет выделить в содержании сборника 3 учебных модуля :  1.Энергия, импульс, частота фотона; 2. Внешний фотоэффект;  3. Давление света.

3.3 Содержание электронного сборника  задач

Электронный сборник  задач создан в стандартном приложении MicrosoftOfficePowerPoint 2007. Запуск, управление совершаются как в стандартной презентации данного приложения. Задачи для электронного сборника были подобраны из следующих сборников задач: [9, 16, 17]. Рассмотрим содержание сборника (рис.10-33 )

                         Рис. 10. Главное окно электронного сборника задач

На главном окне представлена тема и название электронного сборника задач. Чтобы продолжить работу со сборником, необходимо нажать кнопку продолжить.

Рис. 11. Учебные модули

На данной странице учащиеся выбирают необходимый им модуль для  решения задач, например модуль 1.

Рис. 12.  Главная страница 1 модуля

Для того, что бы перейти к решению задач, учащимся необходимо выбрать уровень сложности. Целесообразно начать с первого уровня. В данном модуле учащиеся решают задачи на нахождение энергии, импульса, частоты, массы фотона.

Рис. 13. Задачи  1 уровня сложности. Модуль «Энергия, импульс,

частота фотона»

Первый уровень сложности представлен в виде вопросов и четырех вариантов ответа.  Если у учащихся возникают трудности с решением задач,

они могут воспользоваться  помощью, в виде ссылок на демонстрацию

процесса, алгоритм решения задач, формулы.

Рис. 14. Алгоритм решения задач 1-3 уровня сложности

Для каждого модуля представлен  соответствующий алгоритм решения  задач.

Рис. 15.  Формулы для модуля «Энергия, импульс, частота фотона»

Если в процессе решения  задач учащиеся не помнят необходимых  им формул, они могут перейти на страницу с основными формулами по данному модулю. Здесь так же можно просмотреть основные приставки в системе СИ, пройдя по ссылке «Приставки в системе СИ».

Рис. 16. Десятичные приставки в системе СИ

Рис. 17.  Задачи 2 уровня сложности. Модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Второй уровень представлен  задачами соответствующей сложности.  Здесь так же есть ссылки на демонстрацию процесса, алгоритм решения задач, формулы.

Рис. 18. 3 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

В третьем уровне сложности  появляется ссылка на примеры решения  задач. Если у учащихся возникают  трудности при решении задач, они могут воспользоваться данной ссылкой и просмотреть похожие решенные задачи.

Рис. 19.  Примеры решения задач (главное окно). 3 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 20. Пример решения задачи. 3 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 21. Пример решения задачи. 3 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 22. Задачи 4 уровня сложности. Модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Четвертый уровень представлен  соответствующими задачами. В нем  также имеются ссылки на помощь в решении задач

Рис.23. Алгоритм решения задач. 4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 24. Примеры решения задач (главное окно). 4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 25. Пример решения задачи.  4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

 

Рис. 26. Пример решения задачи.  4 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 27. Пример решения задачи.  4 уровень, модуль «Энергия, импульс,

частота фотона»

Рис. 28.Задачи 5 уровня сложности. Модуль «Энергия, импульс, частота

фотона»

Пятый уровень представлен задачами повышенной сложности. Также имеются ссылки на помощь в решении задач

Рис. 29. Алгоритм решения задач. 5 уровень, модуль «Энергия, импульс,

частота фотона»

Рис. 30. Примеры решения задач (главное окно). 5 уровень, модуль «Энергия, импульс, частота фотона»

Рис. 31. Пример решения задачи. 5 уровень, модуль «Энергия, импульс,

частота фотона»

Рис. 32.  Пример решения задачи. 5 уровень, модуль «Энергия, импульс,

частота фотона»

Содержание  электронного сборника задач по другим модулям приведено в приложении 1.

3.3  Результаты экспертизы электронного сборника задач

Для выявления эффективности  созданного электронного сборника задач была проведена его экспертиза учителями средних школ города Могилева, Могилёвской и Брестской области. Стаж работы и педагогическая категория учителей-экспертов приведены в таблицах 8 и 9.

Таблица 9

Педагогическая категория	б/к	2	1	в/к
Количество учителей	1	1	10	2

Таблица 10

Стаж работы	0-5	6-10	11-15	16-20	21-25	Более 25
Количество учителей	2	3	3	2	1	3

Учителям предлагалось оценить качество созданного сборника задач по следующим параметрам:

1. Целесообразность создания электронного сборника задач;
2. Соответствие содержания электронного сборника задач типовой программе;
3. Полнота охвата содержания обучения;
4. Полнота отражения сущности признаков явлений и процессов;
5. Возможность сочетания применения электронного сборника задач с  применением других дидактических средств;
6. Возможность использования электронного сборника при решении задач;
7. Возможность использования электронного сборника для организации самостоятельной деятельности учащихся во внеурочное время;
8. Целесообразность применения электронного сборника задач;
9. Прогнозируемая эффективность применения электронного сборника задач;

При этом были получены следующие результаты:

Ряд 1 соответствует ответам  «Да», ряд 2 соответствует ответам «Скорее да, чем нет», ряд 3 соответствует ответам «Скорее нет, чем да», », ряд 4 соответствует ответам «Нет»

Вывод:

1. 93% учителей считают целесообразным создание электронных сборников задач.
2. 93% учителей считают о полном или достаточно полном соответствии содержания созданногоэлектронных сборников задач типовой учебной программе.
3. 100% учителей считают полным или достаточно полным  охват содержания обучения.
4. 100% учителей говорят о полном или достаточно полном отражении сущности признаков явлений и процессов.
5. 93% учителей считают о целесообразности применения электронного сборника задач.
6. 100% учителей считают возможным сочетание применения электронного сборника задач с другими дидактическими средствами.
7. 100% учителей считают возможным использование моделей при решении задач.
8. 100% учителей говорят о возможности использования моделей для организации самостоятельной познавательной деятельности учащихся во внеурочное время.
9. 93% учителей прогнозируют эффективность применения компьютерных моделей.

Исследование показало, что, применение электронного сборника задач при изучении квантовой оптики позволит повысить уровень обучаемости учащихся  
         Заключение

Одной из особенностей современного среднего общего образования является применение информационных технологий и компьютеров. В этой связи в программе развития общего среднего образования в Республике Беларусь на 2007–2016 годы становится задача создания электронных средств обучения. В соответствии с этой программой ставится задача не только технического переоснащения учебных   заведений, но и создания дидактического обеспечения  эффективного применения компьютеров при изучении учебных  предметов в средней общеобразовательной школе.

 Компьютерное обучение физике выступает как самостоятельная тенденция и как одно из основных направлений методики обучения физике. Для этого возникает необходимость разработки и применения компьютерных дидактических средств, одним из которых является электронный сборник задач.

Анализ научно-методической литературы, результатов анкетирования учителей физики и результатов экспертизы позволил определить 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.

 

Список использованных источников

1. Балаш, В. А.. Задачи по физике и методы их решения. Пособие для учителей / В. А. Балаш. - Москва, 1983. – 434с.

2. Беликов, Б.С. Решение задач по физике. Общие методы. / Б.С. Беликов - М.: Высшая школа, 1986.- 256 с. : ил.

3. Бугаев, А.И. Методика преподавания физики в средней школе. Теоретические основы/А.И. Бугаев.- М.: «Просвещение», 1981. – 288 с.

4. Герасимова, Т.Ю. Методика обучения решению задач по физике: метод. Пособие / Т.Ю. Герасимова, В.М. Кротов.- Могилев: УО «МГУ им. А.А. Кулешова», 2009. – 160 с.: ил

5. Гранник, Г.Г.,. О реализации закономерностей понимания в учебном тексте. Проблемы школьного учебника / Г.Г. Гранник, Л. А. Концевая, С. М. Бондаренко - М.: Просвещение, Выпуск 20. 1991. с.32-33.

6. Доценко, Е.Л. Психология манипуляции / Е. Л. Доценко - М.: МГУ, 1997. – 344 с.

7. Жилко, В.В. Физика: Учебное пособие для 11 класса общеобразоват. Учреждений с рус.яз. Обучения / В.В. Жилко, Л.Г. Маркович. - Минск : Народная асвета, 2009.  – 255 с.: ил.