Содержание к диссертации
Введение
1. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ БАЗА ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИКИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ И ПУТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ 14
1.1. Краткая характеристика современного состояния учебного эксперимента по механике 14
1.2. Трудности постановки учебного эксперимента по механике 28
1.3. Основные тенденции развития демонстрационного эксперимента по механике . 40
2. ТЕХНИКО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВЕНШНСТВОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО МЕХАНИКЕ 54
2.1. Совершенствование демонстрационного эксперимента по кинематике 54
2.2. Техника прямих измерений в экспериментах по механике 68
2.3. Использование метода электронной осциллографии в опытах по механике 86
2.4. Совершенствование измерения времени в опытах по механике 95
2.5# Реализация политехнического принципа в учебном эксперименте 122
3. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ' И-ФОРМИРОВАНИЕ ПОНЯТИЙ ПО МЕХАНИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ 128
3.1. Демонстрационный эксперимент при формировании понятий по кинематике 129
3.2. Методика использования осциллографа в эксперименте по механике 159
3.3. Методика применения цифровых приборов в эксперименте по механике 179
3.4. Результаты педагогического эксперимента 189
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 212
СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ..... 216
"' ' *
П РИЛОЖЕНИЕ 235
- Краткая характеристика современного состояния учебного эксперимента по механике
- Совершенствование демонстрационного эксперимента по кинематике
- Демонстрационный эксперимент при формировании понятий по кинематике
Краткая характеристика современного состояния учебного эксперимента по механике
Педагогические задачи, которые решаются в процессе изучения механики вытекают из общих целей обучения физике, определяемых в условиях современного научно-технического прогресса новыми социальными требованиями общества: "... вооружать учащихся знаниями, необходимыми для работы в промышленности, сельском хозяйстве, для продолжения образования; формировать диалектико- материалистическое мировоззрение и коммунистические убеждения" [142,с.2 \ . Поэтому необходимо добиться глубокого и прочного усвоения учащимися фундаментальных законов сохранения энергии и импульса, законов Ньютона, принципа относительности, основополагающих понятий массы, силы и энергии, раскрыть научные основы связи физики с техникой и производством. Решение этих важных задач требует совершенствования всех форм учебно-воспитательного процесса, в том числе, как мы уже отмечали, совершенствования учебного физического эксперимента.
Диалектика физического образования в нашей стране показывает, что учебный физический эксперимент, как и сама наука, непрерывно совершенствуется и изменяется. Он всегда должен отвечать тем педагогическим требованиям, которые ставятся перед ним на соответствующем этапе развития физического образования, а в техническом отношении - соответствовать уровню развития техники.
Структура раздела "Механика" построена так, что изучение начинается с темы "Основы кинематики". В этом разделе изучается один из основных принципов физики - принцип относительности, формируются важные понятия механики - материальная точка, тело отсчета, путь, перемещение, скорость, ускорение и др. Во втором разделе "Основы динамики" вводятся и изучаются фундаментальные понятия масса, сила, изучаются законы динамики. Чтобы эти важ -нейшие понятия были хорошо усвоены учащимися и они могли их творчески применять на практике,при изучении этих разделов необходимо обеспечить максимальную наглядность. Но именно здесь состояние эксперимента далеко не отвечает современным педагогическим требованиям. Особенно это касается приборов для демонстрации принципа относительности движения. Существующий прибор по кинематике и динамике позволяет проиллюстрировать относительность движения и сложение перемещений только для прямолинейного движения, хотя действующая программа требует демонстрации сложения перемещений и относительности траектории при сложном и криволинейном движениях. По этим важным разделам демонстрации практически отсутствуют.
Несколько лучше обстоит дело с демонстрационным экспериментом при изучении законов динамики. В настоящее время разработан и выпускается промышленностью демонстрационный прибор с использованием воздушной подушки (ПДЗМ), который поставил эксперимент по этому разделу на новую техническую основу, однако и он не удовлетворяет ряду дидактических требований, о которых речь пойдет ниже.
Совершенствование демонстрационного эксперимента по кинематике
Приступая к изучению механики, необходимо учитывать, что в познавательной деятельности восьмиклассников, особенно в начале обучения (ввиду особенностей умственного развития), пре-обладающую роль еще играет чувственно-наглядное восприятие.Поэтому уже с первых уроков, об"яснения учителя должны широко опираться на демонстрационный эксперимент и, желательно, чтобы он был представлен в возможно более богатом наборе. Однако, проведенный анализ состояния демонстрационного эксперимента по кинематике (п.1.2) показал, что существующая методика его постанов-ки не предлагает необходимых демонстраций при введении ряда понятий. В результате у учащихся не создается необходимых образов и представлений по некоторым конкретным понятиям данного раздела. Решению этой проблемы может способствовать внедрение в школьную практику технических средств обучения. Так,применение графопроектора для постановки демонстраций при введении основных понятий кинематики позволило найти более удобное решение в методическом и техническом отношении, чем это существовало прежде.
Разработанный нами прибор предназначается для постановки демонстрационного эксперимента с помощью графопроектора ТС0.1 при формировании всех основных понятий кинематики, которые изучаются в школе, начиная с шестого класса. Из имеющихся в нем деталей можно собрать установки для выполнения демонстраций при введении понятий механического движения, траектории, пути и перемещения, прямолинейного равномерного и неравномерного движений, координаты, скорости, ускорения, системы отсчета, принципа относительности и др. Кроме того, в приборе предусмотрены возможности прямых измерений скорости и ускорения, а также непосредственной записи графиков перемещений для различных видов прямолинейных движений.
В состав набора входят следующие принадлежности и приборы: основание с закрепленными на нем электроприводом и двумя направляющими роликами; комплект из пяти транспарантов; четыре сменные координатные сетки, из которых одна неподвижная и три подвижные; два подвижных трафарета; рельсовая дорожка со шкалой, легкоподвижная тележка; пусковое устройство; курвиметр; устройство записи графиков; блок питания и пульт дистанционного управления. Внешний вид прибора показан на рис.1, а сборочный чертеж на рис.2.
Демонстрационный эксперимент при формировании понятий по кинематике
Основное содержание демонстрационного эксперимента по кинематике определено требованиями программ по физике для У1 и УШ классов, а также текстами учебников. Однако для усложнения познавательных задач и установления прочных временных связей (что важно, особенно, на первой ступени обучения) необходимы многократные и разнообразные повторения и упражнения. Ддя этого, а также для показа учащимся многообразия проявления изучаемых физических явлений учителю приходится подбирать дополнительные опыты и практические примеры, материалы наблюдении, упражнения и пр. Постановку ряда таких опытов можно выполнить с помощью набора, описание которого дано в п.2.1. Рассмотрим методику их постановки.
Опыт 1. Поступательное движение.
Обязательным этапом постановки любой демонстрации, как известно, является ознакомление учащихся с конструкцией установки.
Поскольку комплект к графопроектору используется для иллюстрации при изучении большинства понятий, входящих в раздел "Основы кинематики", знакомство учащихся с устройством и назначением отдельных элементов набора следует проводить постепенно, в соответствии с необходимостью, определяемой порядком изучения раздела.
Уже на первом уроке, перед тем как приступать к демонстрации "Поступательное движение" учащихся знакомят с устройством элементов установки в следующей последовательности. Напоминают назначение графопроектора и демонстрируют его работу. Затем, показав основание прибора по кинематике и об"яснив назначение электропривода и направляющих роликов, накладывают его на графо-проектор. Для демонстрации некоторых возможностей прибора устанавливают и проецируют на экран транспаранты, входящие в набор: неподвижную координатную сетку, равномерное горизонтальное движение и вращение подвижных координатных сеток, перемещение силуэта грузового автомобиля и др.
Более подробно следует остановиться на применении курвиметра, поскольку это устройство применяется и в других демонстрациях, а учащиеся с его назначением не знакомы. Пояснив принцип действия и назначение самодельного электромеханического курвиметра, демонстрируют его работу. Для этого подключают курвиметр к цифровому демонстрационному счетчику-секундомеру, включенному в режим счета электрических замыканий и демонстрируют счет импульсов при повороте измерительного колесика. Сообщают учащимся: конструкция курвиметра выполнена так, что одно замыкание происходит, когда колесико проходит путь по дуге в один сантиметр. Следовательно, прокатывая колесико вдоль дуги, имеется возможность измерять ее длину. После этого, начертив на классной доске отрезок прямой в один метр и измерив, предварительно, его длину демонстрационным метром, прокатывают вдоль его измерительное колесико. Обращают внимание учащихся на табло, где появилась цифра 100. Таким образом учащиеся знакомятся с еще одним способом измерения длин дуг и отрезков.
При постановке демонстрации "Поступательное движение" необходимо также учитывать, что изучение его опирается на ряд понятий, среди которых одним из важных является понятие траектории. Представление о траектории движения точки учащиеся получают еще в У1 классе, поэтому в Ш классе, на первом уроке, совершенно необходимо напомнить, что траектория движения - это, в общем случае, непрерывная кривая, которую описывает точка тела при своем движении относительно выбранной системы координат. Полезно также записать и продемонстрировать с помощью графопроектора траектории прямолинейного движения "автомобиля" и вращательного движения "карусели", выполненных на оргстекле и входящих в данный набор. Затем, раз"яснив на ряде примеров смысл поступательного движения, приступают к его демонстрации в следующей последовательности.
