Интерактивное обучение и пути его реализации в преподавании физики
Познание 21 век - все о науке, образовании и школах

Интерактивное обучение и пути его реализации в преподавании физики

Поддержите сайт - подпишитесь на канал в Яндекс.Дзене!

Интерактивная модель обучения ставит своей целью организацию таких условий, в которых все ученики активно взаимодействуют между собой и учителем. Моделирование жизненных ситуаций и использование технологий кооперативного обучения позволяет включать в учебный процесс мотивационную сферу ученика. При интерактивном обучении каждый ученик получает определённый социальный опыт, приобретаемый в процессе достижения общего результата путём взаимодействия с другими членами ученического коллектива, вырабатывает навыки общения при дискуссии и аргументации своей позиции.

Огромным плюсом данного вида учебной деятельности является вовлечение абсолютно всех учеников класса в общую работу. Трудности заключаются в умении учителя организовать работу учеников и приучить их к такой работе как постоянной.

Интерактивные технологии можно применять и на уроках усвоения материала, и на уроках по применению знаний, на специальных уроках, а также использовать при опросе или обобщении.

Какие конкретные приёмы и методы можно использовать, чтобы сделать урок динамичным и более насыщенным, но не перегруженным, необычным и интересным?

Одним из направлений является организация работы в малых группах сменного состава. Существует множество публикаций об использовании конкретных методик работы в малых группах. Организации такой работы посвящены мои работы, опубликованные в итоговых материалах фестиваля педагогических идей «Открытый урок» в 2003-2004, 2004-2005, 2005-2006 учебных годах. Одна из работ так и называлась: «Учимся вместе».

Другим направлением, на мой взгляд, является использование в интерактивном обучении информационно-коммуникационных технологий, позволяющее изменить учебный процесс «изнутри», уйти от традиционных форм обучения и прийти к новым.

Особенно эффективно использование на уроках интерактивной доски. В интерактивной доске объединяются проекционные технологии с сенсорным устройством, поэтому такая доска не просто отображает то, что происходит на компьютере, но и позволяет управлять процессом презентации, полностью управлять любой компьютерной демонстрацией, взаимодействовать с ней с помощью обучающих программ на CD/DVD и специального программного обеспечения. С помощью доски особенно удачно реализуется один из важнейших принципов обучения – наглядность, потому что она даёт возможность выводить картинки, схемы, создавать и перемещать объекты, запускать видео и интерактивные анимации, выделять важные моменты и делать цветные пометки и комментарии, вносить поправки и коррективы, работать с любыми компьютерными программами, сохранять материалы урока для дальнейшего использования и редактирования.

С использованием доски без увеличения объема образовательной информации дети глубже «погружаются» в предмет изучения и обсуждения. Резко повышается эмоциональность изложения и восприятия материала, информационная ёмкость урока, экономится драгоценное время.

Вместе с тем, интерактивная доска – всего лишь инструмент, предназначенный повысить эффективность учебного процесса, которым следует грамотно пользоваться.

Предлагаю один из вариантов использования интерактивной доски Interwrite Воаrd в процессе работы по методу малых групп на уроке по теме «Применение правила Ленца к решению задач» в 10 классе с углублённым изучением физики.

Тип урока: Урок-практикум по решению задач на построение изображений в тонких линзах с использованием мультимедийных средств обучения.

Способ организации работы: Обучение в сотрудничестве в группах сменного состава.

Цели и задачи урока:

  • Научить учащихся анализировать условия возникновения явления электромагнитной индукции и применять правило Ленца к анализу явления, продолжить формирование интеллектуальных умений переноса знаний и приёмов умственной деятельности при решении задач разного уровня сложности.
  • Способствовать активизации познавательной деятельности учащихся и развитию положительной мотивации учения путём использования преимуществ интерактивных методов обучения.
  • Содействовать развитию коммуникативных качеств личности в процессе парно-групповой работы над заданиями в группах сменного состава.
  • Обеспечить условия для дальнейшей дифференциации и индивидуализации процесса обучения на основе использования личностно–ориентированных заданий.

Оборудование: мультимедийный комплекс, включающий интерактивную доску InterWrite Board и систему оперативного контроля знаний InterWrite PRS; файл GWB с подготовленными заданиями для групповой работы; тестовое задание для InterWrite PRS.

Ход урока

I. Актуализация знаний.

1. Знаменитый английский физик М. Фарадей в 1831 году открыл явление электромагнитной индукции. Фарадей долго и тщательно искал это явление, руководствуясь общей идеей о связи электрических и магнитных явлений.

Одновременно с Фарадеем и независимо от него в этом же направлении работал швейцарский физик Колладон, руководствуясь той же идеей. Опыт Колладона состоял в следующем: концы соленоида соединялись с гальванометром, который для устранения непосредственного влияния магнита был вынесен в соседнюю комнату, Колладон вдвигал магнит в соленоид и шёл в соседнюю комнату смотреть, что показывает гальванометр. В чём была ошибка Колладона? Почему ему не удалось открыть явление электромагнитной индукции?

2. Три одинаковых полосовых магнита падают в вертикальном положении одновременно с одной высоты (рисунок 1). Первый падает свободно, второй во время падения проходит сквозь незамкнутое кольцо, третий – сквозь замкнутое кольцо. Сравните время падения магнитов. Ответы обоснуйте на основании правила Ленца и закона сохранения энергии.

Рисунок 1

Оцените характер взаимодействия магнита и проводящего кольца. Рассмотрите ситуации: а) магнит движется вниз к кольцу; б) магнит продолжает движение вниз («проскакивает» через кольцо); б) магнит движется снизу вверх к кольцу (подъём без поворота); г) магнит возвращается в первоначальное положение.

Определите направление сил, действующих на проводящее кольцо в этих случаях.

II. Решение задач на применение правила Ленца к явлению электромагнитной индукции.

Деятельность учащихся. Работа в малых группах: знакомство с заданием, отпечатанным на бумажных носителях, распределение обязанностей, обсуждение способов выполнения заданий, выполнение «прикидочных» построений в тетрадях. Перенос решений на интерактивную доску в заранее подготовленный и сохранённый файл с рисунками-заготовками.

Деятельность учителя. Консультативная помощь.

Содержание заданий для групповой работы (в качестве примера предлагаю задания для шести групп).

Указание: Рисунок к каждому из предложенных в задании варианту помещён на отдельную страницу файла GWB. Выполните поверх рисунка построение силовых линий внешнего и индукционного магнитных полей, укажите направление индукционного тока.

Задание I. Э. Х. Ленц в работе «Об определении направления индукционных токов», в которой впервые было изложено знаменитое правило Ленца, описывал ряд своих опытов по определению направления индукционных токов. В частности, он рассматривал случай возникновения индукционного тока в круговом проводнике при его повороте на 90º относительно другого кругового проводника с током.

Определите направление тока в подвижном проводнике В, если он переводится из перпендикулярного положения в параллельное по отношению к контуру А, вращаясь 1) по часовой стрелке; 2) против часовой стрелки (рисунок 2).

Рисунок 2

Найдите направление индукционного тока, возникающего в витке В, если в цепи витка А ключ замыкают и если этот ключ размыкают (рисунок 3). Укажите также направление индукционного тока в витке В, когда при замкнутом ключе скользящий контакт реостата передвигают вправо или его передвигают влево.

Рисунок 3

Будет ли возникать индукционный ток в проводнике В при изменении тока в проводнике А, когда проводники расположатся перпендикулярно друг другу?

Задание II. Около проводника с током находится прямоугольная рамка ABCD, лежащая в одной плоскости с проводником. Определите направление индукционного тока в рамке при 1) включении тока; 2) отключении тока в проводнике. Будет ли в рамке возникать индукционный ток, если повернуть рамку вокруг оси, проходящей через: а) сторону AB? б) сторону BC? в) середины сторон AD и BC? г) на 180º относительно проводника?

Рисунок 4. Рамка около проводника с током

Возникнет ли индукционный ток в рамке пре её поступательном движении перпендикулярно проводнику? Параллельно проводнику?

В каких случаях в рамке будет возникать наибольшая и наименьшая ЭДС индукции? От чего зависит её величина?

Задание III. В вертикальной плоскости подвешено на нити проводящее кольцо. Сквозь него в горизонтальном направлении вдвигается один раз железный стержень, а другой раз – магнит (рисунок 5). Повлияет ли движение стержня и магнита на положение кольца?

Рисунок 5. Движение магнита относительно проводящего кольца

Определите направление индукционного тока в кольце при: 1) введении магнита северным полюсом; 2) выведении магнита из кольца северным полюсом; 3) введении магнита южным полюсом 4) выведении магнита из кольца южным полюсом. Опишите поведение кольца в каждом случае.

Что произойдёт в кольце, когда в него введут магнит, если кольцо сделано из: а) диэлектрика; б) проводника; в) сверхпроводника?

Задание IV. Определите направление индукционного тока в проводнике CD в случаях, когда: 1) цепь проводника АВ замыкают; 2) размыкают; 3) ползунок реостата в замкнутой цепи проводника АВ перемещают вверх; 4) вниз; 5) прямолинейные части контуров АВ и CD сближают; 6) удаляют.

Возникнет ли индукционный ток в проводнике CD при изменении силы тока в проводнике АВ, если он расположится перпендикулярно проводнику АВ?

Рисунок 6

Задание V. Определите направление индукционного тока в нижней катушке В, надетой вместе с верхней катушкой А на общий сердечник из ферромагнетика (рисунок 7), при 1) замыкании цепи верхней катушки; 2) размыкании; 3) перемещении ползунка реостата в замкнутой цепи верхней катушки вправо; 4) влево.

Рисунок 7

Что произойдёт при замене стального сердечника на медный или алюминиевый? На сердечник из диэлектрика?

Задание VI. Определите направление индукционного тока в замкнутом проводящем контуре, находящемся в однородном магнитном поле с индукцией , одна из сторон которого может скользить без нарушения электрического контакта с остальными. Магнитное поле перпендикулярно плоскости рамки. Рассмотрите случаи: 1) перекладина движется вправо в магнитном поле, направленном за плоскость рисунка; 2) перекладина движется влево.

Рисунок 8. Рамка с подвижной перекладиной в однородном магнитном поле

Как изменится ответ, если магнитное поле будет направлено из-за плоскости рисунка?

Как можно объяснить причину возникновения индукционного тока в данном случае?

Другие задания содержат аналогичные вопросы, но в них рассматривается возникновение индукционного тока в катушке при движении относительно неё постоянного магнита или электромагнита, возникновение индукционного тока в неподвижных по отношению друг к другу катушках, надетых на линейный сердечник и т. д.

III. Проверка выполнения заданий с помощью интерактивной доски в режиме слайд-шоу с комментарием учителя: «Обратите внимание! ».

В проводящем замкнутом контуре возникает электрический ток, если контур находится в переменном магнитном поле или движется в постоянном во времени поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Это явление называется явлением электромагнитной индукции, а электрический ток – индукционным током.

Индукционный ток всегда возникает при изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур. Необходимого изменения магнитного потока можно достичь:

  • изменяя магнитную индукцию поля (например, изменяя силу тока в цепи, создающей внешнее магнитное поле, с помощью реостата или при включении и (или) выключении тока в цепи, или перемещая постоянный магнит относительно контура);
  • изменяя площадь контура, пронизываемого магнитным потоком (например, при перемещении подвижного проводника, скользящего по проводящему контуру в однородном магнитном поле, или при изменении формы контура);
  • при изменении угла между контуром и полем (например, при повороте контура относительно линий магнитной индукции, или при изменении направления поля).

Направление индукционного тока можно найти, пользуясь правилом Ленца, которое можно рассматривать в качестве следствия закона сохранения и превращения энергии, применительно к явлению электромагнитной индукции. Индукционный ток во всех случаях своим магнитным полем препятствует изменению магнитного потока, вызывающему этот ток.

Несложно выделить определённую систему правил (алгоритм) применения правила Ленца на практике. Для этого необходимо:

  • установить направление магнитного поля, вызывающего появление индукционного тока;
  • установить характер изменения магнитного потока внешнего магнитного поля: магнитный поток усиливается или ослабляется;
  • непосредственно применить правило Ленца: при  так как при усилении внешнего магнитного поля противодействие заключается в необходимости его ослабить; при ослаблении внешнего магнитного поля противодействие заключается в необходимости это поле усилить, поэтому, если
  • применить правило буравчика (или другие мнемонические правила) для определения направления индукционного тока по направлению его магнитного поля.

Явление электромагнитной индукции следует трактовать как порождение вихревого электрического поля переменным магнитным полем, при этом механизм данного процесса в общем случае не может быть объяснён. Закон электромагнитной индукции – фундаментальный закон природы, то есть первичный, основной. Таков мир, в котором мы живём. У человечества пока ещё нет таких знаний, которые выводили бы законы, считающиеся на сегодняшний день фундаментальными, как следствие более общих теорий. Закон широко используется на практике.

IV. Рефлексия. Работа в парах в режиме интерактивного голосования с InterWrite PRS. Автозапуск вопросов (установка таймера - 30 с, цена вопроса – 1 балл). Режим отображения – таблица ответов.

Примечание: к сожалению, пультов на весь класс не хватает. Идеальный вариант - индивидуальная работа, а не работа в парах.

Примерное содержание заданий для работы с InterWrite PRS приводится в приложении 1.

Самоанализ выполнения заданий на основе таблицы результатов. Коррекция знаний.

V. Домашнее задание. Рассчитайте изменение магнитного потока, возникающее в однородном магнитном поле с индукцией , при изменении формы кольца площади S (рисунок 9).

Рисунок 9

Анализ задания. Изменяем форму: а) не выводя провода из плоскости; б) перекручивая малое кольцо; в) перекручивая большое кольцо.

Использованные информационные ресурсы:

  1. Физика: учебник для 11 класса с углублённым изучением физики / (А. Т. Глазунов, О. Ф. Кабардин, А. Н. Малинин и др.); под ред.А. А. Пинского, О. Ф. Кабардина. М.: Просвещение, 2007.
  2. М. П Шаскольская, И. А. Эльцин. Сборник избранных задач по физике. М.: Наука, 1967.
  3. Балаш В. А. Задачи по физике и методы их решения: Пособие для учителя. М.: Просвещение, 1983.
  4. Физика: 3800 задач для школьников и поступающих в вузы / Авт.-сост. Н. В. Турчина, Л. И. Рудакова, О. И. Суров и др. – М.: Дрофа, 2000.
  5. CD «Физика, 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий» (1С: Школа). 2004.
  6. CD «Физика, 10-11 классы. Подготовка к ЕГЭ» (1С: Школа). 2004
  7. CD «Подготовка к ЕГЭ по физике». ООО «Физикон», 2004.
  8. CD «Открытая физика 2,6». Полный интерактивный курс физики. ООО «Физикон», 2007.
  9. CD «Экспресс-подготовка к экзамену. Физика. 9-11 классы». «Новая школа», 2006.

И др.

Приложение 2. Рисунки к задачам.

Читать еще:

Отзывы (через аккаунты в социальных сетях Вконтакте, Facebook или Google+):

Оставить отзыв с помощью аккаунта ВКонтакте:

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

Оставить отзыв с помощью аккаунта Google+:

Подписаться на новые статьи:


Школьные занятия:
 
Контакты Научно-популярный портал "Познание - XXI век".
111672, г. Москва, ул. Новокосинская, д. 15, корп. 7.
Для связи E-mail: . poznanie21@yandex.ru