Система обобщенных действий для формирования основных понятий кинематики и умения решать задачи.

Муниципальное образование Новокубанский район п. Прикубанский
Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение средняя
общеобразовательная школа № 8 им. А.Я.Тимова п.Прикубанского
муниципального образования Новокубанский район



Система обобщенных действий для формирования основных понятий кинематики и умения решать задачи.




Подготовила
учитель физики и информатики
МОБУСОШ №8 им. А.Я.Тимова
Теклюк В.А.


Система обобщенных действий для формирования основных понятий кинематики и умения решать задачи.
Анализируя содержание материала, который необходим для полноценного формирования основных понятий кинематики и, учитывая требования деятельностной теории обучения, нами выделена следующая система действий:
- распознавание
- воспроизведение моделей движения
- воспроизведение всех признаков движения по заданным
- определение постоянного коэффициента линейной зависимости между переменными параметрами движения
- определение постоянных параметров квадратичной зависимости между переменными параметрами движения
- определение постоянных параметров движения по его уравнениям
- составление уравнения движения по модели записи, таблице или графику зависимости параметра положения от времени
- решение задач.
Самыми первым и чаще употребляемым действием является «распознавание», его использование в процессе обучения кинематики представлено на схеме:










Схема 1. Использование действий «распознавания» при формировании основных понятий кинематики.
Использование действий «распознавание», отмечает Н.Ф.Талызина является важным начальным этапом процесса усвоения знаний, но этого действия недостаточно для полноценного формирования понятия.[29] Поэтому на следующем этапе С.В.Анофрикова и др. предлагают выполнять действия «воспроизведение», состоящее в том, что обучаемый, пользуясь совокупностью признаков данного понятия, воспроизводит реальные объекты (явления), подходящие под данное понятие. [2]Мы предлагаем при формировании основных понятий кинематики воспроизведение явлений и объектов, указанных на схеме 2.














Схема 2. Использование действия «воспроизведения» при формировании основных понятий кинематики.
В нашей работе мы уделяли наибольшее внимание понятиям, описывающим механические движения, решению основной задачи механики для равномерного, равноускоренного движения, равномерного, равноускоренного движения по окружности, равномерного и равноускоренного вращения м.т. вокруг оси.
Поэтому в работе представлен в основном дидактический материал для выполнения действий распознавание видов движения по таблицам и графикам зависимости Sx(t), S(t),
·(t), Vx(t), V(t),
·(t) и др., а также для определения постоянных параметров движения.
Наиболее важными действиями являются: 1) составление уравнений различных видов движения по моделям записи, таблицам и графикам, 2) решение задач типа А-22.
Всякое действие имеет ориентировочную часть, исполнительную и контрольную части. Учащиеся 10 класса уже умеют выполнять действия «распознавание», ориентируясь на признаки явления или объекта. Они могут в основном уже выполнять и действие «воспроизведение» ориентируясь на определение, специфические действия имеют более сложную ориентировочную часть.
Рассмотрим это на примере составления уравнения равноускоренного движения по модели записи.
Пусть
·S1=4 см,
·S2=6 см,
·S3=8 см,
·S4=10 см,
·S5=12 см;
·t=1 с. Составляем таблицу Sх(t).
t, с
1
2
3
4
5

Sx, см
4
10
18
28
40


1. По записи движения видно, что движение равноускоренное ( т.к. приращения перемещения на соседних интервалах одинаковы), т.е. описывается уравнением Sx=V0x*t+at2/2 (1).
2. Определим постоянные параметры этого движения, для этого подставим в уравнение (1) значение времени t1=2 с и t2=4 с и соответствующее перемещение, получим
10=V0x*2+ax*22/2
28=V0x*4+ax*42/2 решая систему уравнений находим V0x=3 см/с,
ах=2 см/с.
3. Записываем искомые уравнения движения, подставив в него значения постоянных параметров Sx=3*t+t2/
4. Осуществляем проверку для t=5 с.
Sx=3*5+52=40 (см).
Сравниваем полученный результат с табличным, делаем вывод: уравнение составлено правильно.
Составив уравнение движение по модели записи равноускоренного движения, предлагаем учащимся составить ориентировочную часть этого действия (учащиеся работаю в группах). В итоге обсуждения создается ориентировочная часть действия.
1. По способу задания (модели записи, графики или таблицы) определить характер движения, записать уравнение зависимости параметра положения от времени.
2. Выписать постоянные параметры этого движения и определить их.
3. Записать уравнение движения, подставив в него найденные постоянные параметры.
4. Осуществить проверку составленного уравнения.
5. Сделать вывод.
Это действие является обобщенным, полным, составляется учащимися самостоятельно, оно применимо к составлению уравнения любого изучаемого в школе движения.
Ориентировочной основой действия (ООД) «составления уравнения движения» по модели записи, таблице или графику являются признаки движения, отраженные в обобщенной таблице 2.
После выполнения этого действия для нескольких движений учащиеся никогда не применяют уравнения равномерного движения к равноускоренному.
Решение с учащимися задач по кинематики показывает, что оно вызывает трудности у многих учащихся даже при условии, что основные понятия сформированы у учащихся в процессе выполнения выше указанных действий.[23] Анализ причины такого затруднения показывает, что решение задач по физике, в том числе по кинематики предполагает выполнение учащимися действий, которые ранее у них не были сформированы. Эти действия общеизвестны:
1. Анализ условия задачи (АУЗ).
2. Составление физической модели ситуации, описанной в тексте задачи (СФМС).
3. Составление плана решения.
4. Осуществление плана решения.
5. Проверка полученного результата.[9]
Каждое из этих действий является сложным и состоит из более простых действий (операций). Наиболее сложными для учащихся и учителей оказываются первые два действия ( АУЗ и СФМС). Вопрос о том, как находить состав выше указанных действий в общем виде решен Г.П.Стефановой , которая разработала обобщенный прием решения задач по физике. Но автор на распространил его на задачи кинематики.
Формирование у учащихся обобщенного приема решения задач, начиная с раздела кинематики, является важным условием повышения качества знания учащимися основных ее понятий. Нами распространен обобщенный прием на решения задач по кинематики, формированием которого в экспериментальном обучении завершается изучением основных понятий кинематики.
В задачах кинематики описывается механическое движение тела. Для описания этого явления необходимо указывать 1) объект наблюдения, 2) тело отсчета, относительно которого рассматривается перемещение объекта наблюдения, 3) момент времени, с которого начинается наблюдение, 4) параметры первоначального состояния, 5)параметры конечного состояния, 6) условия, при которых происходит изменение параметров состояния объекта наблюдения. Следовательно, описание механического движения имеет следующую структуру:







В связи с этим анализ условия задачи состоит в выделении словами текста структурных элементов описания этого явления. Результат анализа задачи рекомендуется записывать в условных обозначениях:
Чтобы выразить описание механического движения в физических понятиях и величинах, необходимо:
1) сделать рисунок к ситуации, описанной в условии задачи;
2) изобразить на нем: а) выбор системы отсчета ( систему координат, начало координат, начало отсчета времени); б) постоянные параметры движения;
3) выразить в физических величинах и записать в данные задачи: а) параметры начального состояния объекта наблюдения относительно выбранного тела отсчета; б) параметры его конечного состояния, относительно того же тела отсчета; в) условия изменения параметров состояния объекта наблюдения ( данные выразить в системе «СИ»).
Для выражения описания механического движения в виде математических уравнений следует:
1) установить, можно ли объект наблюдения считать материальной точкой;
2) определить характер движения объекта наблюдения относительно выбранной системы отсчета;
3) записать уравнения данного вида движения в общем виде, учитывая значение начальных параметров;
4) отобрать из всех уравнений те, которые позволяют наиболее рационально найти искомые параметры.
На этапе выполнения математических операций с физическими величинами нужно:
1) переписать уравнение, отобранные для решения задач в скалярном виде;
2) подставить в эти уравнения известные параметры;
3) решить систему уравнений относительно вискомых параметров;
4) произвести проверку правильности наименований искомой физической величины.
Наконец, на последнем этапе решения задачи необходимо:
1) оценить правдоподобность полученного значения искомой величины, ее соответствия параметрам начального и конечного состояния;
2) проверить единицы измерения искомой величины.


механического движения

поступательного движения

материальных объектов, которые могут быть приняты за материальную точку

пути перемещения тела

видов механического движения: по экспериментальным записям, таблицам и графикам зависимости параметра положения от времени, графикам скорости и ускорения, по заданным постоянным параметрам, по уравнениям движения.

Действие распознавание

перемещение тела относительно неподвижной и движущейся системы отсчета

механического движения

поступательного движения

Координат м.т., пути, перемещения (определение их с помощью инструментов)

Моделей записи механического движения: равномерного, равноускоренного прямолинейного и равномерного, равноускоренного движения по окружности, равномерного и равноускоренного вращения точки вокруг оси (изготовление моделей записей по заданным параметрам)

Вектора перемещения м.т. относительно подвижной и неподвижной системы отсчета (построение с помощью инструментов)

Действие воспроизведение

1. Объект наблюдения (ОН)
2. Тела отсчета ( ОТ)
3. Начало отсчета времени (НОВ)
4. Параметры начального состояния (ПНС)
5. Параметры конечного состояния (ПКС)
6. Условия изменения параметров состояния (УИПС)

Описание механического движения