Проектные задачи по физике

Проектные задачи по физике
Материал взят с сайта
https://sites.google.com/site/prozadachi/
Классификация физических задач
Что мы понимаем под физической задачей? Физическая задача в учебной практике - это небольшая
проблема, которая решается с помощью логических умозаключений, математических действий и
эксперимента на основе физических законов с использованием методов физики. Физическая задача в учебной
и методической литературе - это целесообразно подобранное упражнение, назначение которого заключается
в изучении физического явления, закреплении понятий, развитии физического мышления, привитии умения
применять знания на практике.
Каким задачам вы отдаёте предпочтение на своих уроках? Возможно, это расчётные задачи на
закрепление пройденного материала по теме, или задачи качественного характера, требующие словесных
рассуждений? Может быть, вы делаете упор на сложные, трудные задачи, тем самым повышая планку для
обучающихся, и они благодаря этому постигают азы через решение трудоёмких задач, требующих серьёзных
выкладок, глубоких знаний? У каждого свой собственный стиль преподавания предмета, свой профиль,
учащиеся со своим уровнем обученности, со своим потенциалом. Однако, проектные задачи могут занять
определённое место на уроке и во внеурочной деятельности, поскольку имеют своей целью развитие и
мотивацию наших учеников.
Но прежде, чем говорить о проектных задачах по физике, давайте расклассифицируем имеющиеся
физические задачи по типам, поскольку так нам удобнее будет понять, какое место будут занимать
проектные задачи среди всего круга физических задач. Здесь можно пойти несколькими путями:
- найти классификацию физических задач в сети интернет, проанализировать её, и, если нужно, изменить,
преобразовать и дополнить;
- составить классификацию физических задач, исходя из собственного опыта;
- обратиться к собственной методической копилке с физическими задачами и расклассифицировать их.
Вы можете предложить и свой способ достижения поставленной цели.
Работа производится в группах, сформированных автоматически (см. номер своей группы в таблице
продвижения). Общий документ для работы представляет презентацию: для каждой группы - отдельный
слайд. По завершению групповой работы сделайте отметку в таблице продвижения.
Пример выполненного задания: разветвлённая классификация физических задач, в которой они
объединяются в группы по нескольким основаниям (рисунок увеличивается по нажатию). У вас могут быть и
другие основания для выделения групп задач.
Рекомендуемая литература:
Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе
Проектные задачи в физике согласно ФГОС
Что понимается под проектной задачей? В соответствии с ФГОС, проектная задача - это задача, в которой
"через систему или набор заданий целенаправленно стимулируется система детских действий, направленных
на получение ещё никогда не существовавшего в практике ребёнка результата, и в ходе решения которой
происходит качественное самоизменение группы детей". Таким образом, проектные задачи по своему
определению направлены на формирование способов коммуникации и сотрудничества, поскольку
выполняются учащимися совместно. Проектная задача, в отличие от проекта, предполагает формулировку
проблемы самими учащимися. Основное же назначение проектной задачи состоит в овладении новыми
способами действий и приобретении умения применять их в нестандартных ситуациях, приближенных к
реальным. Среди представленных в сети проектных задач не встречается продолжительных по времени
работы (обычно один или несколько уроков).
Итак, проектная задача ориентирована на применение учащимися целого ряда способов действия, средств и
приемов не в стандартной (учебной) форме, а в ситуациях, по форме и содержанию приближенных к
реальным. На такой задаче нет «этикетки» с указанием того, к какой теме, к какому учебному предмету она
относится. Итогом решения такой задачи всегда является реальный продукт (текст, схема или макет прибора,
результат анализа ситуации, представленный в виде таблиц, диаграмм, графиков).
Рассматривая содержание понятий "учебный проект" и "проектная задача", видим общие черты:
- и проект, и проектная задача могут быть предметными и межпредметными, одновозрастными и
разновозрастными;
- проект и проектная задача обычно имеют один сюжет, единую линию, выдержанную тему;
- проект и проектная задача при выполнении требуют от учащихся проявления умений планирования,
распределения работы, осуществления само- и взаимоконтроля;
- учебный проект и проектная задача обязательно подразумевают поисковую деятельность, поскольку
изначально существующих фактов и имеющейся информации всегда недостаточно для достижения
результата;
- в результате работы над учебным проектом или над проектной задачей должно происходить качественное
изменение учащегося.
Однако, выделяются отличительные особенности проектных задач:
- учащиеся сами выбирают способы решения проблемы и изначально не представляют, каким будет конечный
результат работы;
- проектная задача не ориентирует учащихся на определённые учебные темы;
- проектная задача имеет большой объём разнородного материала.
Таким образом, проектная задача - некий прообраз проектной деятельности. И он интересен именно тем,
что даёт возможность воспитать у ребят интерес к проектной работе, развить умения применять известные
способы действий в новой ситуации. Проектная задача - это более изящное явление, чем учебный проект, но
не менее структурированное и чётко продуманное. Введение проектных задач в учебный процесс формирует у
учащихся основные навыки, необходимые для успешного проведения учебных проектов.
Задание 1 (выполняется в группах). Вернитесь к схемам, отражающим классификацию физических задач,
которые вы составили в модуле 1. Если там ещё не появились проектные задачи, добавьте их. Возможно, это
понятие будет пересекать или накладываться на уже имеющиеся. Подумайте, как вписать это понятие в схему
наглядно.
Обратите внимание два примера уже выполненного задания. С какой из схем вы согласны? А может быть, у
вас своё мнение по данному вопросу? (рисунки можно увеличить по щелчку).
Пример 1.
Пример 2.
Материалы:
Примерные программы по учебным предметам. Физика. 7-9 классы: проект. - М. : Просвещение, 2011.
Воронцов А.Б. Проектная задача как инструмент мониторинга способов действия школьников в нестандартной
ситуации учения
Банбан Я.М. Проектные задачи - одна из форм учебного процесса при реализации ФГОС
Выделим особенности проектных задач:
- выполняются малыми группами;
- никто из учащихся изначально не знает, каким будет результат решения;
- проектные задачи связаны с жизнью, бытом;
- не содержат чёткой формулировки (её необходимо додумать);
- в результате решения участники получают продукт, которого не существовало в природе.
Как прообраз проекта в средней школе, проектная задача может иметь соответствующую структуру:
- описание проблемной ситуации, в которой скрыта формулировка проектной задачи;
- проектная задача, которая формулируется детьми после анализа проблемной ситуации;
- пути решения проектной задачи и создание возможных вариантов образа конечного «продукта», которых
должно быть несколько.
- решение задачи – создание «продукта», который представляется и оценивается публично.
Перед решением проектной задачи необходимо обсудить с учащимися, по каким критериям они будут
оцениваться. Например:
- соответствие утверждённому плану;
- обоснование выбранного способа решения;
- логичность решения;
- убедительность выступления;
- целостность результата;
- творческий подход.
Задание (выполняется индивидуально). Выберите любую физическую задачу из имеющихся у вас
материалов, которая, по вашему мнению, может являться проектной. Вчитавшись в формулировку условия
найдите особенности этой задачи, которые говорят о ней, как о проектной. Если нужно, измените условие по
вашему усмотрению. Опишите структуру проектной задачи в нескольких шагах и предложите критерии, по
которым будет оцениваться решение. Ответ на задание пока публиковать не нужно (продолжение задания в
Модуле 4).
Пример выполнения задания
Условие задачи. Рассчитать стоимость потребляемой энергии при 5-часовой работе стиральной машины
"Ока", если её мощность 300 Вт, а тариф 4 коп. за 1 кВт*ч.
Является ли данная задача проектной? Нет, поскольку: 1) в задаче имеются все необходимые данные для
решения, их не нужно искать; 2) задача и её решение не будут восприняты учащимися как важная
индивидуальная, личная для них ситуация, так как все данные отвлечённые; 3) ответ задачи прогнозируем и
одинаков для всех.
Изменённое условие. Сколько денег в месяц "съедает" ваша стиральная машина?
Класс(ы): 8 кл.
Тема: электрические явления
Связанные предметы: математика.
Структура проектной задачи.
1. Проблемную ситуацию необходимо конкретизировать (каждому участнику группы найти дома руководство
по эксплуатации стиральной машины, выяснить потребляемую мощность; спросить у мамы, сколько часов в
месяц и в каком режиме работает машина, сколько денег уходит на моющие средства; внимательно изучить
счета за электроэнергию и взять оттуда актуальную информацию о тарифе).
2. Сформулировать саму задачу (каждому члену группы) с имеющимися данными.
3. Сделать краткую запись условия, подобрать необходимые физические и математические формулы.
4. Продумать оформление задачи (это может быть не письменное решение от руки, а созданная расчётная
электронная таблица - в этом случае необходимо правильно распределить роли внутри команды: кто за что
будет отвечать - за компьютерное исполнение, за физический смысл задачи, за учёт входящих данных, за
проверку полученных ответов, за время работы и т.д.).
5. Проанализировать полученные ответы и сделать выводы о том, чья машина наиболее экономная, какую
часть оплаты счёта за электроэнергию "берёт" на себя стиральная машина, и не лучше ли вообще стирать
вручную, сэкономив тем самым n-ную сумму.
6.Произвести защиту решённой задачи внутри класса, ответить на вопросы аудитории.
Критерии оценивания.
При формализации задачи должны быть учтены все особенности и моменты, а также выражены в числовом
формате.
В плане решения необходимо предусмотреть этап выдвижения способов решения.
Должен быть осуществлён обоснованный выбор наилучшего способа решения.
Необходимо оформить условие с пояснениями.
При защите задачи следует обосновать выбор физических законов, математических формул.
Решение должно быть логичным, подробным; необходимо осуществить его в общем виде, т.е. составить
математическую модель рассматриваемого явления.
Полученные результаты у каждого члена группы нужно сравнить, проанализировать, проверить на лживость.
Выводы из проектной задачи должны выглядеть как обоснованные предложения. Если это необходимо,
поставьте задачи на будущее, обозначьте круг вопросов, которые ещё следует изучить.
Литература:
Ланге В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку
Перельман Я.И. Занимательная физика
Степанова Г.Н. Сборник задач по физике
Кабардин О.Ф. Задачи по физике
Малинин А.Н. Сборник вопросов и задач по физике
Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике
Анализ проектной задачи на соответствие ФГОС
Задание. Выберите из ФГОС ООО по физике личностные, метапредметные, общие предметные и частные
предметные результаты, которые могут быть достигнуты при решении учащимися составленной вами в
Модуле 3 проектной задачи. Для удобства классифицируем обозначенные в стандартах результаты.
Личностные результаты обучения физике в основной школе
Л1 сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей
учащихся
Л2 убежденность в возможности познания природы, в необходимости разумного использования
достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества, уважение к
творцам науки и техники, отношение к физике как элементу общечеловеческой культуры
Л3 самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений
Л4 готовность к выбору жизненного пути в соответствии с собственными интересами и
возможностями
Л5 мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно-ориентированного
подхода
Л6 формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, авторам открытий и изобретений,
результатам обучения
Метапредметные результаты обучения физике в основной школе
М1 овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной
деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей
деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий
М2 понимание различий между исходными фактами и гипотезами для их объяснения,
теоретическими моделями и реальными объектами, овладение универсальными учебными
действиями на примерах гипотез для объяснения известных фактов и экспериментальной
проверки выдвигаемых гипотез, разработки теоретических моделей процессов или явлений
М3 формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной,
образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в
соответствии с поставленными задачами, выделять основное содержание прочитанного текста,
находить в нем ответы на поставленные вопросы и излагать его
М4 приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием
различных источников и новых информационных технологий для решения познавательных задач
М5 развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности
выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на
иное мнение
М6 освоение приемов действий в нестандартных ситуациях, овладение эвристическими методами
решения проблем
М7 формирование умений работать в группе с выполнением различных социальных ролей,
представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, вести дискуссию
Общие предметные результатами обучения физике в основной школе
О1 знания о природе важнейших физических явлений окружающего мира и понимание смысла
физических законов, раскрывающих связь изученных явлений
О2 умения пользоваться методами научного исследования явлений природы, проводить наблюдения,
планировать и выполнять эксперименты, обрабатывать результаты измерений, представлять
результаты измерений с помощью таблиц, графиков и формул, обнаруживать зависимости между
физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы, оценивать
границы погрешностей результатов измерений
О3 умения применять теоретические знания по физике на практике, решать физические задачи на
применение полученных знаний
О4 умения и навыки применять полученные знания для объяснения принципов действия важнейших
технических устройств, решения практических задач повседневной жизни, обеспечения
безопасности своей жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды
О5 формирование убеждения в закономерной связи и познаваемости явлений природы, в
объективности научного знания, в высокой ценности науки в развитии материальной и духовной
культуры людей
О6 развитие теоретического мышления на основе формирования умений устанавливать факты,
различать причины и следствия, строить модели и выдвигать гипотезы, отыскивать и
формулировать доказательства выдвинутых гипотез, выводить из экспериментальных фактов и
теоретических моделей физические законы
О7 коммуникативные умения докладывать о результатах своего исследования, участвовать в
дискуссии, кратко и точно отвечать на вопросы, использовать справочную литературу и другие
источники информации
Частные предметные результаты обучения физике в основной школе, на которых основываются общие
результаты
Ч1 понимание и способность объяснять такие физические явления, как свободное падение тел,
колебания нитяного и пружинного маятников, атмосферное давление, плавание тел, диффузия,
большая сжимаемость газов, малая сжимаемость жидкостей и твердых тел, процессы испарения и
плавления вещества, охлаждение жидкости при испарении, изменение внутренней энергии тела в
результате теплопередачи или работы внешних сил, электризация тел, нагревание проводников
электрическим током, электромагнитная индукция, отражение и преломление света, дисперсия
света, возникновение линейчатого спектра излучения
Ч2 умения измерять расстояние, промежуток времени, скорость, ускорение, массу, силу, импульс,
работу силы, мощность, кинетическую энергию, потенциальную энергию, температуру,
количество теплоты, удельную теплоемкость вещества, удельную теплоту плавления вещества,
влажность воздуха, силу электрического тока, электрическое напряжение, электрический заряд,
электрическое сопротивление, фокусное расстояние собирающей линзы, оптическую силу линзы
Ч3 владение экспериментальными методами исследования в процессе самостоятельного изучения
зависимости пройденного пути от времени, удлинения пружины от приложенной силы, силы
тяжести от массы тела, силы трения скольжения от площади соприкосновения тел и силы
нормального давления, силы Архимеда от объема вытесненной воды, периода колебаний
маятника от его длины, объема газа от давления при постоянной температуре, силы тока на
участке цепи от электрического напряжения, электрического сопротивления проводника от его
длины, площади поперечного сечения и материала, направления индукционного тока от условий
его возбуждения, угла отражения от угла падения света
Ч4 понимание смысла основных физических законов и умение применять их на практике: законы
динамики Ньютона, закон всемирного тяготения, законы Паскаля и Архимеда, закон сохранения
импульса, закон сохранения энергии, закон сохранения электрического заряда, закон Ома для
участка цепи, закон Джоуля-Ленца
Ч5 понимание принципов действия машин, приборов и технических устройств, с которыми каждый
человек постоянно встречается в повседневной жизни, и способов обеспечения безопасности при
их использовании
Ч6 овладение разнообразными способами выполнения расчетов для нахождения неизвестной
величины в соответствии с условиями поставленной задачи на основании использования законов
физики
Ч7 умение использовать полученные знания, умения и навыки в повседневной жизни (быт, экология,
охрана здоровья, охрана окружающей среды, техника безопасности и др.)
Положите вашу проектную задачу в банк: заполните форму, объединив результаты работы по модулю 3 и 4.
Пример выполнения задания (продолжение примера из модуля 3)
Достигаемые личностные результаты: Л2, Л3
Пояснение:
Ребятам в ходе работы предстоит узнать, насколько разумно используется такое изобретение как, стиральная
машина. В приобретении новых знаний они должны проявить самостоятельность.
Достигаемые метапредметные результаты: М1, М2, М3, М5, М7
Пояснение:
Учащиеся самостоятельно организуют свою деятельность, планируют ход работы. Им предстоит разработать
модель существующего явления, в котором отразить взаимосвязь платы за электроэнергию и потребляемой
мощности. Формируются умения перерабатывать информацию, анализировать её и представлять в удобной
форме. При работе в группе развиваются коммуникативные компетенции.
Достигаемые общие предметные результаты: О1, О3, О7
Пояснение:
Учащиеся в ходе работы усваивают основные понятия темы, учатся применять теоретические знания на
практике; развиваются умения докладывать о результатах работы.
Достигаемые частные предметные результаты: Ч6, Ч7
Пояснение:
При решении необходимо произвести расчёты. Задача направлена на применение полученных знаний в быту.
Решение проектных задач
Как уже отмечалось, проектные задачи выполняются в малых группах. Поэтому заключительный модуль в
нашей работе - групповой. Он осложнён тем, что участники группы находятся далеко друг от друга, но в
рамках Модуля 1 вы уже познакомились. Кроме того, в помощь для поиска коллег у нас имеется Маршрутная
таблица. Вы можете использовать не только e-mail, но и любые другие удобные для вас средства
дистанционного общения (всё зависит от важного умения договариваться! - Л3, Л6, М4, М5, М6, М7).
Итак, каждой группе необходимо:
- выбрать из созданного в предыдущем модуле банка задач одну,
- изучить условие, требования к результатам,
- разработать план решения,
- распределить роли в команде,
- разработать продукт и представить его в творческой форме онлайн.
В общей презентации для работы каждая группа занимает отдельный слайд.
Если задача подразумевает кропотливую работу (множество измерений, длительные наблюдения,
использование недоступных приборов и веществ), то представьте решение схематично или с набором
виртуальных данных. Желаю успехов!
В нашем банке имеются задачи для разных классов и по разным темам:
Участники мастер-класса предполагают, что при решении предложенных задач можно достичь следующих
результатов:
Обратите внимание, что в банке задач настроены фильтры, которые позволят отобрать задачи по классам,
темам, связанным предметам.