Загрузка...Роль демонстрационного эксперимента при изучении физики в школе
Введение
демонстрационный эксперимент школа оптика
Демонстрационный эксперимент играет очень важную роль при изучении физики. особое значение имеет эксперимент в VII и VIII классах, когда учащиеся впервые приступают к изучению систематического курса физики. здесь качество большинства уроков по физике во многом зависит от того, насколько удачно подобран, подготовлен и проведен эксперимент во время занятий.
В данной курсовой работе будет проведен подробный анализ методики и техники демонстрационного эксперимента, а так же разработаны карты опытов по разделу «Оптика».
основными целями данной работы являются:
Проанализировать роль демонстрационного эксперимента при изучении физики в школе;
разработать пути решения проблемы материально-технического обеспечения;
реализовать демонстрационные эксперименты применяя натурно-виртуальные демонстрации;
разработать карты опытов для усиления практической составляющей курса физики в школе;
Уменьшить трудовые затраты преподавателя при подготовке к занятиям.
Глава 1. Роль демонстрационного эксперимента при изучении физики в школе
.1 демонстрационный эксперимент в физике
Демонстрационные опыты составляют большую и очень важную часть школьного физического эксперимента. Они имеют специфические дидактические задачи и методику проведения, поэтому являются предметом специального рассмотрения в методике обучения физике.
Демонстрация — это показ учителем физических явлений и связей между ними; она предназначена для одновременного восприятия учащимися всего класса.
демонстрационные опыты способствуют созданию физических представлений и формированию физических понятий; они конкретизируют, делают более понятными и убедительными рассуждения учителя при изложении нового материала, возбуждают и поддерживают у школьников интерес к предмету. С помощью демонстрационного эксперимента учитель руководит ходом мыслей учащихся при изучении явлений и связей между ними. Из этого следует нерушимое правило для преподавателя физики: демонстрация должна быть органически связана с его словом, с излагаемым материалом — это одно из важнейших условий успешного формирования физических понятий. Демонстрации приучают учащихся искать источник знаний по физике в явлениях внешнего мира, в опыте, что имеет неоценимое мировоззрения. Демонстрационные опыты являются органической частью урока. Они могут быть исходным элементом для объяснения (мобилизация внимания учащихся, создание проблемной ситуации, выяснение темы занятий), иллюстрировать и сопровождать рассказ, беседу, объяснение и лекцию учителя, подтверждать изложенное. демонстрационные опыты используются также для постановки экспериментальных задач и (хотя гораздо реже) — при опросе учащихся и повторении пройденного.
демонстрационный эксперимент не может быть подменен примерами из жизненных наблюдений учащихся. Во-первых, эти наблюдения неодинаковы у разных учащихся, а поэтому они не могут явиться основой для формирования нового знания. Во-вторых, они могут оказаться у отдельных учащихся не совсем правильными. В-третьих, этих представлений далеко не всегда бывает предостаточно для понимания и надлежащего восприятия того или иного нового материала. В-четвертых, то или иное явление или процесс, наблюдаемое в природе или технике, происходит в сложной взаимосвязи с другими побочными явлениями. демонстрационные опыты воспроизводят эти явления с минимальным числом побочных факторов. Благодаря этому у учащихся имеется возможность непосредственно наблюдать особенности изучаемых явлений или закономерностей выделять их существенные черты и т.д.. Все это приводит в школьных условиях к необходимости проводить в классе нужные для обучения специально организованные демонстрационные опыты. Помимо важной роли демонстрационных опытов в усвоении содержания нового учебного материала, они имеют большое демонстрационных опытов школьники учатся наблюдать за физическими явлениями, отрабатывать результаты измерений, использовать различные физические приборы и т.д. Все это подготавливает учащихся к самостоятельным экспериментальным работам. Велика роль демонстрационных опытов при повторении учебного материала. Повторно проводимые опыты позволяют учащимся ярче воспроизвести в памяти ранее изученный материал, глубже вникнуть в сущность физических явлений и закономерностей, подметить ранее ускользнувшие от внимания черты и свойства изучаемых объектов.
1.2 Методика и техника демонстрационного эксперимента
Рассмотрим методику и технику демонстрационного эксперимента. Подчеркнем, что при подготовке к демонстрации преподаватель решает три основных вопроса:
) выбор места каждого элемента установки, демонстрирующей изучаемое явление, в горизонтальной или вертикальной плоскости;
) применение освещения и фона (как правило, черного, белого или матового просвечивающего);
) выбор наиболее подходящих индикаторов для наилучшего наблюдения данного процесса.
Наглядность демонстрационного эксперимента обеспечивается с помощью специальных средств:
. Штативы, столики, скамейки, подставки обеспечивают расположение приборов, удобное для наблюдения.
. Экраны (белые, черные, цветные, с подсветкой) позволяют создать фон и выделить экспериментальную установку в целом или ее отдельные части.
. Указатели (в виде больших ярких стрелок) позволяют акцентировать внимание учащихся на отдельных деталях экспериментальной установки.
. Индикаторы (лампа накаливания, неоновая лампа, измерительные приборы, звук и др.) делают видимыми те объекты, которые нельзя воспринимать непосредственно (электрический ток, магнитное поле и др.).
. Подкрашивание жидкости обеспечивает четкое фиксирование ее уровня и объема.
. Теневое проецирование позволяет увеличить экспериментальную установку или ее отдельные части (модель броуновского движения, маятник в часах, модель опыта Резерфорда, спектры электрических и магнитных полей и др.).
. Зеркала обеспечивают улучшение видимости для учителя (например, при работе с осциллографом) и для учеников при проведении опытов в горизонтальной плоскости (спектры электрических и магнитных полей).
. Провода разного цвета используются при сборке параллельных электрических цепей.
Рассмотренные средства наглядности демонстрационного эксперимента подбираются к опыту после определения объекта эксперимента и объекта демонстрации.
объект эксперимента — это совокупность приборов и принадлежностей, участвующих в проведении демонстрационного опыта. Объект демонстрации — это часть, деталь экспериментальной установки, изменения которой раскрывают сущность демонстрируемого. Именно к объекту демонстрации должно быть привлечено внимание учащихся с помощью специальных средств. Так шкалы и стрелки всех измерительных приборов должны быть большими и контрастными. Подкрашивание воды усилит наглядность опыта «Гидростатический парадокс«, но снизит наглядность опыта «Архимедова сила».
В опытах с универсальным штативом фон подбирается к предмету, закрепленном в его лапке. На белом фоне штатив будет четко виден, что отвлечет внимание учащихся от объекта демонстрации.
Качественная подготовка эксперимента к занятиям требует значительного времени. Однако заметим, что много времени для налаживания требует лишь требует уже значительно меньшей затраты времени.
чтобы закрепить приобретенный опыт показа демонстрации и не забыть ее «тонкостей», от которых зависит успех эксперимента, лучше всего вести картотеку демонстраций, где следует обязательно фиксировать «секреты» и индивидуальные особенности приборов своего физического кабинета. В этих целях на каждый демонстрационный эксперимент заводят карточку, на лицевой стороне которой указывают следующие данные: класс, изучаемая тема, тема урока, название демонстрации, схема (эскиз) установки На оборотной стороне карточки записывают перечень приборов, их особенности, оптимальный режим работы, отдельные замечания.
.3 Оптика. анализ темы
Раздел «Оптика» изучается в школе в седьмом и десятом классах. В седьмом классе на этот раздел отводится 15 часов. Это начальный и основополагающий этап изучения данного раздела. В нем рассматриваются такие темы как: оптические явления в природе, источники света, прямолинейное распространение света, солнечное и лунное затмение, дисперсия света, спектральный состав света, отражение света, законы отражения, плоское зеркало, распространение света в разных средах, преломление света, линзы, фотометрия, сила света и освещенность, строение глаза, оптические приборы.
Также проводится ряд лабораторных работ и демонстрационных экспериментов. В десятом классе рассматривается волновая оптика. На него отводится 12 часов. За этот период учащиеся должны ознакомиться с такими темами как: природа света, распространение света в разных средах, поглощение и рассеяние света, закон Снелля, электромагнитная природа света, интерференция, дифракция, дисперсия, поляризация, квантовые свойства света, свойства фотона, фотоэффект, люминесценция, квантовые генераторы, корпускулярно-волновой дуализм.
Также проводится одна лабораторная работа и ряд демонстрационных экспериментов.
Глава 2. Разработка карт опытов при изучении раздела «Оптика» в VII и X классах
.1 структура карт опытов
При разработке карт опытов основной целью было усиление практической составляющей курса физики в школе. каждая карта составлена так, что бы с ней мог работать не только преподаватель, но и учащийся. Итак рассмотрим основные составляющие карты.
.Тема.
.Класс, в котором изучается данная тема.
.этап изучения данного раздела физики.
.Список необходимого оборудования для демонстрации.
.Цель данного демонстрационного эксперимента.
.Схема демонстрационной установки с пояснениями.
.Вывод о проделанной работе.
.ссылка на видеоролик с демонстрацией в сети интернет.
.2 карта опыта №1 «Прямолинейное распространение света»
Тема: Прямолинейное распространение света.
Класс: 7 кл.
этап: Начальный этап изучения оптики.
Оборудование: источника света, экран с отверстиями, непрозрачный экран.
Цель: показать, что в прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно.
Схема опыта:
Луч от источника света проходит через первую рамку с отверстием, потом падает на вторую с меньшим отверстием. Пройдя через вторую рамку свет падает на третью с наименьшим отверстием. На экране мы получаем изображение.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было доказано прямолинейное распространение света.
ссылка на демонстрацию: <#"justify">.3 Карта опыта №2 «Отражение света»
Тема: Отражение света.
Класс: 7 кл.
этап: изучение геометрической оптики.
Оборудование: источник света, лимб с закрепленным на нем цилиндром из оргстекла.
Цель: сформировать знания о явлении отражения света, сформировать понятия — угол падения, угол отражения, падающий луч, отраженный луч.
Схема опыта:
Луч от источника света падает перпендикулярно на цилиндр. При выходе из оптически более плотной среды в менее плотную, луч преломляется на больший угол и угол падения не равен углу отражения. Увеличивая угол падения можно заметить, что помимо падающего и преломленного луча существует еще и отраженный. Увеличивая далее угол падения луча можно пронаблюдать переход преломленного луча в отраженный. Это явление называется полным внутренним отражением.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было показано явление отражения света.
Луч от источника света падает на зеркало. Ми видим, что угол падения равен углу отражения. Изменяя угол падения можно пронаблюдать, что угол отражения тоже изменяется и они остаются равными
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента был продемонстрирован закон отражения света.
ссылка на демонстрацию: <#"122" src="/wimg/17/doc_zip4.jpg" />
мнимое изображение получено не на пересечении падающих лучей, а на их продолжении. Изображение предмета является прямым. Расстояние от предмета до зеркала равно расстоянию от зеркала до изображения — принцип симметрии. Изображение в плоском зеркале: мнимое, прямое, равное.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было построено изображение в плоском зеркале.
ссылка на демонстрацию: <#"justify">2.6 Карта опыта №5 «Преломление света»
Тема: Преломление света.
Класс: 7 кл.
этап: изучение геометрической оптики.
Оборудование: источник света, лимб с закрепленным на нем цилиндром из оргстекла.
Цель: сформировать знания о явлении преломления света, сформировать закон преломления.
Схема опыта:
Луч от источника света падает на цилиндр. При угле падения α угол преломления равен β. значит можно легко определить показатель преломления среды: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было показано явление преломления света.
ссылка на демонстрацию: <#"111" src="/wimg/17/doc_zip6.jpg" />
1.Двояковыпуклая линза.
Включаем средний источник, свет проходит через линзу не преломляясь. Эта линия называется главной оптической осью. Включим два дополнительных источника, лучи проходят параллельно главной оптической оси, преломляются и пересекают ее в некоторой точке — в фокусе.
.Двояковогнутая линза.
Включаем средний источник, свет проходит через линзу не преломляясь. Эта линия называется главной оптической осью. Включим два дополнительных источника, лучи проходят параллельно главной оптической оси, преломляются и расходятся в разные стороны. Продолжение осевых лучей двух пучков преломленных линзой пересекаются в точке слева от оптического центра — в фокусе.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было показано поведение лучей проходящих через линзы (двояковыпуклая, двояковогнутая).
ссылка на демонстрацию: <#"justify">2.8 Карта опыта №7 «Построение изображений с помощью линз»
Тема: Построение изображений с помощью линз.
Класс: 7 кл.
этап: изучение геометрической оптики.
Оборудование: источник света, двояковыпуклая линза, оптическая скамья, лист черного картона с вырезанной в нем буквой.
Цель: построить изображение с помощью собирающей линзы.
Схема опыта:
Поместим экран так, что бы получилось четкое изображение буквы. Мы видим, что изображение на экране в два раза больше чем начальное. Полученное изображение перевернутое и действительное.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было построено изображение с помощью собирающей линзы.
ссылка на демонстрацию: <#"127" src="/wimg/17/doc_zip8.jpg" />
Направляем два луча параллельных главной оптической оси глаза. Они собираются в точке лежащей на сетчатке. Это модель нормального глаза. Для построения модели дальнозоркого глаза воспользуемся линзой с меньшей кривизной. Лучи пересекутся за сетчаткой. Если в качестве хрусталика использовать линзу с наибольшей кривизной, мы получим модель близорукого глаза. В этом случае лечи пересекутся перед сетчаткой
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было объяснено строение и принцип работы глаза.
Ссылка на демонстрацию: <#"justify">
Так как весьма сложно продемонстрировать принцип работы фотоаппарата в школе в виде демонстрационного эксперимента. Поэтому воспользуемся мультимедийным устройством и покажем видеоролик, где вполне наглядно показано устройство и принцип работы фотоаппарата.
На нем подробно описывается строение и принцип работы фотоаппарата. Преподавателю лишь потребуется пояснять некоторые термины. Такие как диафрагма, система визирования, видоискатель, резкость.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было изучено строение и принцип работы фотоаппарата.
Ссылка на демонстрацию: <#"justify">
Стробоскопический эффект — это оптическая иллюзия, возникающая из-за инертности человеческого зрения, когда движение какого-либо тела наблюдается не непрерывно, а отдельными фрагментами. Это интересное явление может как принести пользу, так и стать причиной травматизма на производстве. Один из частных случаев стробоскопического эффекта можно наблюдать при просмотре кинофильма. Статичные картинки меняются с такой скоростью, что человеческий глаз не успевает проследить этот процесс и складывается впечатление непрерывного движения изображения.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента было изучено движение тел в стробоскопическом освещении.
ссылка на демонстрацию: <#"justify">
Луч от источника света проходит через световод и падает на экран. Принцип действия волоконного световода основан на использовании известных процессов отражения и преломления оптической волны на границе раздела двух сред с различными оптическими свойствами. Оптические свойства материала зависят от показателя преломления n. Среда с большим показателем преломления называется оптически более плотной. Волоконные световоды обычно имеют круглое поперечное сечение и состоят из двух концентрических слоев диэлектрика. В центре располагается сердцевина из оптически более плотного стекла, его окружает оболочка из стекла с меньшей оптической плотностью. На границе раздела сердцевины и оболочки происходит отражение лучей света, которые распространяются вдоль оси световода. таким образом, сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии, оболочка предназначена в основном для улучшения условий отражения на границе раздела сердцевина/оболочка и защиты от излучения энергии в окружающую среду.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента был изучен принцип работы световода и определить его роль в современной технике.
Ссылка на демонстрацию: <#"82" src="/wimg/17/doc_zip12.jpg" />
Луч от источника света проходит через линзу и обе щели. На экране образуется интерференционная картина. Настроим установку так что бы картина интерференции наблюдалась наиболее отчетливо.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента была получена интерференционная картина.
ссылка на демонстрацию: <#"justify">
Узкая щель.
Луч от источника света проходит через спектральную щель. На экране наблюдаем дифракционную картину в виде светлых и темных полос.
Дифракционная решетка.
Луч от источника света проходит через диафрагму и дифракционную решетку. На экране наблюдаем дифракционную картину, в центре которой наиболее яркий максимум. По обе стороны от которого располагаются многоцветные полосы (максимумы интенсивности), разделенные темными промежутками — минимумами.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента была получена дифракционная картина при прохождении света через узкую щель и через дифракционную решетку.
Ссылка на демонстрацию: <#"106" src="/wimg/17/doc_zip15.jpg" />
Луч от источника света собирается в узкий пучок двояковыпуклой линзой, а за линзой ставим стеклянную призму тонким концом вниз. Белый свет, падая на призму, преломляется, за призмой на противоположной стене комнаты возникает «радуга» из разных цветов света «спектр» (лат.spectrum) — видение.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента была получено разложение белого света в спектр, при прохождении через трехгранную призму.
ссылка на демонстрацию: <#"justify">
Зарядим пластину отрицательно. Направим на нее свет от лампы. пластина начинает разряжаться. Зарядим пластину положительно, и снова направим на нее свет. Разряд пластины не наблюдается. Результаты опыта дают предположить, что лучи выбивают из пластины отрицательные заряды.
Вывод: в ходе демонстрационного эксперимента была изучено явление внешнего фотоэффекта.
ссылка на демонстрацию: <#"justify">Заключение
Таким образом, в курсовой работе показана важность и необходимость проведения качественного и наглядного демонстрационного эксперимента при изучении раздела «Оптика».
В результате проделанной работы было разработано 15 карт демонстрационных экспериментов по теме «Оптика» при изучении в 7 и 10 классах.
Практической ценностью данной работы является то, что разработанные карты опытов помогают свести к минимуму трудовые затраты преподавателя при подготовке к занятию. Так же решается проблема материально технического обеспечения, так как к каждая карта демонстрации содержит ссылку на видеоролик, на котором вполне наглядно описывается тот или иной демонстрационный эксперимент. При индивидуальной работе учащегося с картой можно организовать работу в группах или парах для повторения и обобщения пройденного материала.
список использованной литературы
1. Божинова Ф.Я., Кирюхин Н.М., Кирюхина Е.А. Физика 7 класс: учебник / И. Шахова — Х.: Ранок, 2007. — 197 с.
. Божинова Ф.Я., Барьяхтар В.Г. Физика 10 класс: учебник / И. Морева — Х.: Ранок, 2010. — 256 с.
. Бугаев А.И. методика преподавания физики. Теоретические основы / А. Бугаев — М.: Просвещение, 1981. — 288 с.
. программы средней общеобразовательной школы. Физика, астрономия. 7-11 классы. — К.: Освіта, 2013.
5. Хорошавин С.А. Физический