Н. Ю. Модели уроков по квантовой физике с элементами медиаобразования (2000). Соколова Н. Ю. Модели урок

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6

-Познакомьтесь с содержанием урока "Фотоэффект" в Виртуальной школе.
-Сравните содержание материала урока по учебнику и на сайте. Что бы вы изменили в каждом из них?
-Назовите достоинства и недостатки этих двух источников.
-Если бы вам предложили выбор - по какому бы из них вы предпочли заниматься дома? Обоснуйте свой выбор.
Каждый урок желательно заканчивать выделением главной мысли. Для того, чтобы научить учащихся это делать, для начала учитель выносит на конец урока 1-2 главных вопроса. На первом уроке рассматриваемой темы ими могут быть следующие:
-В чем заключается явление фотоэффекта?
-Каковы его законы?
Можно предлагать учащимся по очереди подобные вопросы на каждом уроке. Когда они не будут испытывать в этом затруднения, учитель сможет использовать простую формулировку:
-Выделите главную мысль урока.
Урок 2.
Тема: Теория фотоэффекта.
Цели урока:
a) Обучения: ввести понятия: "квант энергии", "работа выхода электрона", "красная граница фотоэффекта", объяснить законы фотоэффекта с точки зрения квантовой теории, расширить представление учащихся об области применения закона сохранения энергии.
b) Развития: развивать логическое мышление, устанавливать причинно-следственные связи, развивать умение работать с дополнительной литературой по физике.
c) Воспитания: способствовать формированию коммуникативной и эмоциональной культуры.
d) Медиаобразования: формировать умение визуальную информацию переводить в вербальную знаковую систему, составлять рецензии и анонсы информационных сообщений.
Изучению нового материала второго урока по теме помогает кинофильм "Фотоэффект" (можно продемонстрировать его до опыта Вавилова). Перед просмотром кинофильма на доске учитель записывает вопросы, на которые учащиеся отвечают (желательно письменно) после просмотра:
1). Почему волновая теория не могла объяснить законы фотоэффекта? Какие эффекты должны были наблюдаться с точки зрения волновой теории?
2). С каких позиций был объяснен фотоэффект и его законы?
3). Чем отличается квантовая гипотеза Эйнштейна от гипотезы Планка?
4). Как Эйнштейн объяснил явление фотоэффекта?
5). Напишите краткий отзыв по к/ф.
В качестве закрепления по теории фотоэффекта учитель предлагает школьникам высказать свои предложения к такому заданию:
-Найдите ошибку в следующем утверждении:
"Чем больше освещенность, тем большая энергия передается отдельным электронам вещества. Чем больше энергии передается электронам, тем больше должна быть при вылете их кинетическая энергия. Это значит, что кинетическая энергия электронов должна зависеть от интенсивности света".
Как, по-вашему, должна звучать эта фраза?
Задание по Хрестоматии к этому уроку может быть таким:
-Прочтите материал "Из статьи А.Эйнштейна "Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света" (3, с. 171-174).
-Найдите, как Эйнштейн формулирует уравнение для фотоэффекта. Запишите его, сравните с уравнением в учебнике. Проанализируйте ситуацию.
Для выделения главной мысли учащимся предлагается задание:
-Объясните микромеханизм явления фотоэффекта.
-Объясните законы фотоэффекта.
Урок 3
Тема: Решение задач.
Цели урока:
a) Обучения: сформировать умение решать задачи с использованием уравнения Эйнштейна и представлений о квантах света,
b) Развития: совершенствовать умение школьников выделять главное, анализировать условие задачи.
c) Воспитания: создание на уроке психологически комфортной среды, обеспечение поля деятельности учащихся, где допускаются заблуждения, ошибки
d) Медиаобразования: формировать умение трансформировать информацию, видоизменять ее объем, форму, знаковую систему, носитель и др., исходя из цели коммуникационного взаимодействия и особенностей аудитории, для которой она предназначена, формировать умение составлять план информационного сообщения, предлагать форму его изложения, адекватную содержанию.

Для формирования умения понимать язык графиков, на уроке, посвященном решению задач, помимо расчетных нужно рассмотреть и графические задачи. Например (4, с. 31-34):
1. Для одного вещества или разных построены графики:
2. Дополните этот график для случаев: свет большей частоты, освещенность та же; свет большей частоты и освещенность больше.
3. Какой из графиков зависимости энергии электронов от частоты падающего света соответствует опыту с разными освещенностями пластинки?
4. Какой из световых потоков обладает большей частотой?

Урок 4
Тема: Фотоны.
Цели урока:
a) Обучения: продолжить формирование понятия фотона, рассмотреть его основные характеристики: массу, скорость, энергию, импульс.
b) Развития: совершенствовать умение школьников выделять главное, анализировать условие задачи, формирование умения систематизировать изучаемый материал, отрабатывать навыки самостоятельной работы учащихся с таблицей.
c) Воспитания: воспитывать культуру общения.
d) Медиаобразования: формировать умение находить требуемую информацию в различных источниках, систематизировать предложенную или самостоятельно подобранную информацию, представлять ее в табличной форме.

Во время изучения нового материала учитель периодически обращает внимание учащихся к учебнику или справочнику по физике:
-Найдите в тексте §68 и выпишите в тетрадь значение ћ по современным данным.
-Как вы думаете, нужно ли было вводить новую константу?
-Пользуясь таблицами раздела "Квантовая физика", проследите, как меняется энергия отдельных квантов видимого излучения различной частоты. Почему энергия кванта какого-либо цвета представлена одним значением?
-Как отличаются друг от друга энергии фотонов рентгеновского, ультрафиолетового и инфракрасного излучений?
-Проследите, как меняется массы фотонов в зависимости от частоты. Как это изменение объясняется?
Последние задания способствуют формированию умения находить требуемую информацию в различных источниках.
Этой же цели служит задание для домашнего выполнения:
-Составьте таблицу "Сравнительная характеристика частицы вещества (например, электрона) и фотона". При этом учитель не дает основ для сравнения, предоставляя возможность учащимся найти все основы самостоятельно.
Таблица может выглядеть так:

Основание Электрон Фотон
Заряд (отн. ед.) -1 0
Скорость V<с V=с
Энергия E=mv2 /2 E=hn
Импульс p=mvрі0 p=h/n, p=mc, p№0
Масса покоя m0№0 m0=0

Сообщение об эффекте Комптона можно поручить хорошо подготовленному учащемуся, который бы сделал таблицу (транспарант для графопроектора, слайд) со схемой и объяснением эффекта на основе законов сохранения энергии и импульса. Такое объяснение будет очень наглядным, не займет много времени, а таблица послужит на уроках еще не один раз.
Перед выступлением учитель формулирует для остальных задание:
-После сообщения выскажите свои замечания и отметьте положительные моменты. Оцените выступление с информационной и эстетической точки зрения.

Уроки 5-6.
Тема: Применение фотоэффекта. Полупроводниковые фотоэлементы.
Применение фотоэлементов в технике.
Цели уроков:
a) Обучения: рассмотреть устройство и принцип действия вакуумного фотоэлемента, раскрыть значение теоретических знаний для техники и производства, рассмотреть области применения фотоэлементов в технике.
b) Развития: формировать умение систематизировать изучаемый материал, развивать наблюдательность, все виды памяти, способствовать развитию воображения, образного и логического мышления, исследовательских и творческих способностей, способствовать выработке навыков работы с лабораторным оборудованием.
c) Воспитания: формировать умение слушать и слышать друг друга, воспитывать потребность в изучении дополнительной литературы.
d) Медиаобразования: формировать умения находить требуемую информацию в различных источниках, выделять главное в информационном сообщении, переводить визуальную информацию в вербальную, формировать умение трансформировать информацию, видоизменять ее объем, форму, знаковую систему, носитель, исходя из цели коммуникационного воздействия формировать представления об инструментарии подготовки, передачи и получения информации и первоначальные умения работы с этим инструментарием, формировать умение систематизировать предложенную и самостоятельно подобранную информацию, составлять рецензии и анонсы информационных сообщений.

Среди прочих применений фотоэффекта наиболее полезно остановиться на тех, которые позволяют расширить представления учащихся об инструментарии подготовки, передачи и получения информации. К таким вопросам можно отнести следующие:
1. Принцип оптической записи и воспроизведения звука.
2. Принцип получения изображений на иконоскопе записывающей кино- и видеокамеры (иконоскоп, ортикон, видикон, ЭОП и др.)
3. Принцип работы приборов ночного видения, как преобразователей информации.
Сообщения по этим темам могут подготовить сами учащиеся, тем более что можно воспользоваться соответствующими таблицами, диафильмами, диапозитивами.
Например, для выступления по первой теме можно применить д/ф "Запись и воспроизведение звука".
Он состоит из трех частей: "механическая запись и воспроизведение звука", "оптическая запись и воспроизведение звука" и "магнитная запись и воспроизведение звука". Каждая из них соответствует разным разделам курса физики, в которых их и нужно рассматривать. Этот диафильм предварительно выдается выступающему. Он должен выбрать для показа необходимые кадры, подготовить по ним объяснение (как по таблице) на 5-7 минут, подготовить демонстрацию звуковой дорожки обычного кинофильма.
Второе выступление можно проиллюстрировать фрагментами диафильма "Физические основы телевидения". Для этого учащийся выбирает кадры 9-12 и 19-20, остальные пропускает, а если позволяет время, то коротко комментирует. При этом учащиеся имеют возможность повторить довольно давно пройденный материал. Еще лучше - показать соответствующий фрагмент кинофильма "Телевидение".
Если нет этих средств, можно воспользоваться диапозитивами "Схема звукового кинопроектора" (412.19) и "Устройство иконоскопа" (412.20) из набора "Оптика. Строение атома".
При отсутствии всех этих пособий, учащимся можно предложить самостоятельно сделать таблицы со схемами рассматриваемых устройств.
Перед выступлениями учащихся для остальных следует сформулировать задание вида:
-Составьте письменно краткий отзыв по каждому сообщению (оцените необходимость знаний по данному материалу, степень доступности изложения, наглядность).

К этим урокам учащиеся подбирают в СМИ сообщения о применении внешнего и внутреннего фотоэффекта. Наиболее интересные из них можно обсудить в классе.
Примером такой работы может быть следующая:
Ознакомьтесь с информациями.
1. "Небольшая берлинская фирма "Соларк" начала выпуск зарядного устройства на солнечных батареях для мобильных телефонов. Примененные ею фотоэлементы дают при хорошем освещении 0,4 Вт мощности электрического тока, что позволяет зарядить аккумуляторы телефона примерно за 5 часов (срок зависит от модели телефона и поставленных в нем аккумуляторов). Это зарядное устройство годится и для подзарядки других бытовых электроприборов - радиоприемника, карманного компьютера".
2. Ознакомьтесь с информацией.
"Немецкая электротехническая фирма "Сименс" совместно с австрийскими судостроителями создала речной трамвай, два электродвигателя которого работают от фотоэлементов. Он рассчитан на 60 пассажиров и развивает скорость до 16 км/ч. Солнечные батареи (их 45 штук) размещены на крыше.
Если солнце скрывается за тучами, включаются аккумуляторы, что позволяет плыть с прежней скоростью еще 5 ч. И только в случае более продолжительной пасмурной погоды приходится приставать к пирсу, чтобы зарядить аккумуляторы от электросети. Это экологически безвредное и почти бесшумное судно особенно удобно для экскурсий по заповедникам".
3. "Плавающая очистная станция сконструирована японскими специалистами для фильтрации речной воды, она испытывается сейчас на протекающей через Токио реке.
За его сходство со сложившимся образом мифического "блюдца" - неопознанного летающего объекта - создатели назвали станцию "Феникс-НЛО". Она представляет собой автономное плавучее устройство, внутри которого расположены камеры и трубы с размещенными в них фильтрами и разной аппаратурой, а сверху десятиметровое в диаметре "блюдце" покрыто солнечными батареями. За счет энергии солнца они приводят в действие электродвигатели насосов, прокачивающих через станцию речную воду. Здесь она не только очищается. Но и насыщается кислородом. За солнечный день "Феникс НЛО" может извлечь из воды до 36 т загрязнений".
4. "Ученые института проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН создали экспериментальный образец солнечного подводного аппарата (на верхней части его корпуса расположены фотоэлементы) с целью продления срока действия необитаемых подводных судов, где в качестве источника энергии используется, как правило, заряженные перед плаванием аккумуляторные батареи, что ограничивает время работы под водой. Аппарат с солнечными батареями, разработанный дальневосточниками, может выполнять те же виды подводных операций, что и судно только с внутренним источником энергии, причем в течение нескольких месяцев. Но для того чтобы зарядить аккумуляторные батареи, он должен подниматься на поверхность".
а). Озаглавьте каждый из предложенных текстов.
б).Какое из этих открытий с практической точки зрения наиболее целесообразно по вашему мнению?
в). Почему солнечные батареи так актуальны именно для плавающих средств?

В качестве обобщения демонстрируется диафильм "Фотоэлементы и их применение". В нем настолько наглядно и доступно продемонстрированы некоторые применения фотоэлементов, что учащиеся по очереди могут прокомментировать практически все кадры этого диафильма.
Домашним заданием первого урока может быть следующее:
-Составьте описание лабораторной работы по содержанию задачи Р-1115 (6). Укажите название работы, цель, оборудование, схему эксперимента, кратко изложите ход работы, ожидаемый результат.
Задание полезно своей нетрадиционной формулировкой, учит трансформировать учебную информацию, придавать ей определенную форму, составлять план эксперимента, исключает формальный подход к решению поставленной проблемы. Описание этой лабораторной работы есть в учебнике "Физика-11" Н.М.Шахмаева, С.Н.Шахмаева, Д.Н.Шодиева (7, с. 165-167).
Было бы желательно провести эту лабораторную работу хотя бы качественно, в виде фронтального или демонстрационного эксперимента, а если есть возможность, - то вынести ее на лабораторный практикум.
Для систематизации полученных знаний о применении явления фотоэффекта в качестве домашнего задания предлагается составление схемы "Виды фотоэлементов и их применение". Кроме материалов двух уроков и §69 схему нужно дополнить своими примерами. (Учитель при этом отмечает, что, оценивая работу, будет обращать внимание на полноту содержания, правильность, а также эстетическую выдержанность схемы). Примером подобной схемы может быть следующая (5, с. 56):
Урок 7
Тема: Давление света.
Цели урока:
a) Обучения: познакомить учащихся с одним из фундаментальных физических опытов, познакомить учащихся с эмпирическим и теоретическим способом познания научных фактов.
b) Развития: развивать умение анализировать факты и явления на основе теоретических представлений, развивать все виды памяти, наблюдательность, умение работать с дополнительной литературой.
c) Воспитания: приобщать учащихся к достижениям отечественной науки.
d) Медиаобразования: формировать умение аргументировать собственные высказывания, умение составлять рецензии и анонсы информационных сообщений, визуальную информацию переводить в вербальную знаковую систему.

После объяснения явления давления света в классе демонстрируется кинофильм "Давление света" (или кинофрагмент "Опыт Лебедева"). Перед этим на доске учитель записывает вопросы, на которые учащиеся должны ответить письменно после просмотра:
1. В чем состоял научный подвиг П.Н.Лебедева?
2. Какие два побочных эффекта мешали осуществлению опыта и как П.Н.Лебедев решил эти проблемы?
3. Верно ли, что принцип действия радиометра основан на явлении давления света? Обоснуйте ответ.
4. Какой результат давления света был получен? Много это или мало?
5. Дайте объяснение явлению давления света с: волновых и корпускулярных позиций.
6. Определите функцию просмотренного к/ф (к/фр) на уроке? Назовите достоинства и недостатки к/ф как источника учебной информации по данной теме.
Задание по хрестоматии к этому уроку может быть таким:
-Используя материал Хрестоматии ("Из статьи П.Н.Лебедева "Световое давление" и биографическую справку после статьи (3, с. 164-167), составьте по нему отзыв.
Для учащихся, имеющих доступ в Интернет, учитель предлагает следующие задания:
-Познакомьтесь с содержанием урока "Давление света" в Виртуальной школе (m.ru)
-Есть ли в этом уроке ошибки, неточности? Если есть, найдите и внесите предложение по их исправлению.
(Во-первых, совсем не понятно, какое отношение к теме имеет "пудинговая модель", украшающая страницу этого урока. Во-вторых, не очень корректно выглядит фраза: "При постановке эксперимента П.Н.Лебедеву пришлось столкнуться с большими трудностями в силу того, что в обычных условиях сила давления имеет порядок 10-8Н". Дело в том, что можно говорить про порядок самого давления, например, для солнечного света на Земле. А сила давления, как известно, зависит не только от давления, но и от площади, на которую она действует. Кроме того, опыт Лебедева на страничке сайта представлен, главным образом, как экспериментальное доказательство квантовой природы света. В действительности же количественный результат этого блестящего эксперимента хорошо совпал с выводами Максвелла, квантового же объяснения в то время еще не было.)
Урок 8
Тема: Химическое действие света. Фотография.
Цели урока:
a) Обучения: изучить механизм химического действия света, закономерности химических реакций, происходящих под действием света, показать использование этого действия в технике и проявления в жизни.
b) Развития: способствовать развитию воображения, образного и логического мышления, развивать умение анализировать факты, развивать наблюдательность, память.
c) Воспитания: воспитывать потребность в изучении дополнительной литературы.
d) Медиаобразования: формировать умение систематизировать информацию, находить требуемую информацию в различных источниках, представлять информацию в табличной форме, вычленять главное в информационном сообщении, отделять его от "белого шума". Формировать представления об инструментарии подготовки, передачи и получения информации и первоначальные умения работы с этим инструментарием.

Новый материал урока может быть представлен сообщениями учащихся по темам:
1. Фотосинтез (с использованием таблиц и других пособий по биологии).
2. Фотография (с демонстрацией опытов по наблюдению действия света на фотобумагу, если это возможно).
Опыты по наблюдению химического действия на фотобумагу описаны в книге "Квантовая физика: модели уроков" (5, с. 124-125)."Лист фотобумаги, смоченной в проявителе, располагают вертикально и половину освещают через синий светофильтр белым светом. Опыт проводится при свете красного фонаря. Освещенная синим светом половина фотобумаги чернеет, а освещенная красным не изменяется. Вывод: химическая реакция идет под действием света определенной длины волны. (После демонстрации бумагу помещают в закрепитель и показывают уже в дневном свете.) Следующий опыт иллюстрирует зависимость массы прореагировавшего вещества от энергии света. На лист смоченной в проявителе бумаги быстро кладут плоский предмет (ключ и т.д.) и освещают сильным источником света. После этого предмет убирают и рассматривают оставшееся его изображение при обычном свете (комната слегка затемняется). С течением времени изображение исчезает. Разъясняется, что в разных местах бумаги масса прореагировавшего светочувствительного вещества была разная, а после того, как предмет убрали, энергия для реакции продолжала поступать со светом, и прореагировало все вещество".
После выступлений учащихся остальные получают задание:
-Используя предложенный рассказ и текст учебника (§ 71), составьте краткий конспект о процессе получения фотографий, перечислите необходимые операции, а также физические явления, происходящие при получении скрытого изображения, проявлении, закреплении.
Рассмотрите принцип фотографии, как способа получения изображений:
-Каково назначение фотографий в современной жизни?
-Каковы достоинства и недостатки фотографий по сравнению с другими способами получения изображений?
-Всегда ли фотография является источником истинной информации?
-Трудно ли делать монтаж, наложение фотографий? Как, по-вашему, это делается? Кто и для какой цели этим пользуется?
Для домашнего выполнения можно предложить задание на самостоятельное составление таблицы:
-Составьте сравнительную характеристику получения и использования изображений на фотопленке (фотография, диафильм, кинофильм) и на видеопленке. Как преобразуется информация из одного вида в другой в каждом случае? Каковы достоинства и недостатки каждого способа? Приведите примеры использования. Оформите ответ в виде таблицы в тетради.

Операции Изображение на фотопленке Изображение на видеопленке
Фотография Диафильм Кинофильм
Получение Фотохимические реакции, происходящие под действием света на фоточувствительном материале Преобразование видимого изображения в набор электрических импульсов в результате фотоэффекта на матрице иконоскопа. Намагничивание магнитного носителя информации в соответствии с электрическими импульсами.
Обработка, копирование, тиражирование Доступна сдача в фотолабораториюСложный процесс для самостоятельного выполнения, необходимо малодоступное сложное оборудование, химикаты Обработки не требуется.Копирование, тиражирование легко, с использованием двух видеомагнитофонов.
Легкость использования Визуальный просмотр Необходимо несложное спец. Оборудование (диапроектор, экран) Необходимо довольно сложное малодоступное оборудование (кинопроектор, экран) Необходимо доступное, довольно дорогое оборудование(видеомагнитофон, телевизор)

Blog

Н. Ю. Модели уроков по квантовой физике с элементами медиаобразования (2000). Соколова Н. Ю. Модели урок