Geum.ru

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

Вид материалаУрок
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6
Функции Статичное изображение события Статичное изображения объединены в последовательный фильм, возможность выбирать скорость просмотра Динамичное изображение событий со звуковым сопровождением Динамичное изображение событий со звуковым сопровождением
Области применения Индивидуальное пользование (очень распространено)Некоторые области наукХудожественная фотография Для домашнего пользования (мало распространено)Учебный диафильм Художественный кинофильмУчебное киноДомашнее кино (практически нет) Художественный видеофильм (очень распространено)Домашний видеофильм (очень распространен)Учебный видеофильм (мало распространен)
Все вопросы, связанные с магнитной записью и воспроизведением звука и изображения целесообразно рассмотреть в курсе 10 класса при изучении электромагнетизма. Если этого не было сделано, то, желательно, хотя бы в данной теме это пояснить. Дело в том, что практически все физические принципы, лежащие в основе получения, обработки, хранения, тиражирования, распространения, передачи информации в разное время изучались на уроках физики. Они, как правило, представляют собой отрывочные, никак не связанные между собой знания. Поэтому составление данной таблицы способствует систематизации знаний хотя бы по одному вопросу.
К таблице учитель может сделать небольшие замечания о качестве и возможностях современных технологий. Например, о цифровых фотоаппаратах, принцип получения изображений в которых аналогичен принципу получения изображений в телевизионных камерах. Можно сказать и о том, что самое качественное изображение и звук дают сегодня цифровые видеодиски DVD, которые пока не получили широкого распространения.
Урок 9
Тема: Повторительно-обобщающий урок "Развитие взглядов на природу света".
Цели урока:
a) Обучения: систематизировать представления о корпускулярной теории света и подвести учащихся к идеям корпускулярно-волнового дуализма.
b) Развития: продолжить формирование умений обобщать данные на основе приобретенных знаний, выделять признаки сходства и различия в описании явлений, развивать наблюдательность.
c) Воспитания: способствовать формированию коммуникативной и эмоциональной культуры, приобщать учащихся к достижениям отечественной науки.
d) Медиаобразования: формировать умение визуальную информацию переводить в вербальную знаковую систему и наоборот, формировать умение воспринимать альтернативные точки зрения и высказывать обоснованные аргументы "за" и "против", формировать умение систематизировать предложенную или самостоятельно подобранную информацию, представлять ее в табличной форме.

Перед обобщением и возможной самостоятельной работой на этом уроке учащимся желательно рассмотреть опыт Вавилова при помощи к/фр из к/ф "Фотоэффект" (он занимает 3-4 минуты). Опыт Вавилова уникален тем, что в нем проявляются одновременно волновые и корпускулярные свойства света. Перед просмотром учитель записывает на доске следующие задания:
-Познакомьтесь с описанием этого опыта в хрестоматии по физике (3, с. 174-177).
-Нарисуйте схему опыта.
-Чем замечателен опыт? К какому выводу он приводит?
-Назовите достоинства и недостатки двух использованных на уроке источников информации.
Если нет одного из этих двух пособий, то учащиеся знакомятся только по одному источнику, выполняя при этом 2-ое и 3-е задания.
Перед формулировкой общего вывода учитель предлагает учащимся привести свои аргументированные высказывания о том, к какому выводу больше они склоняются: что же такое свет -волны или поток частиц.
Во время вывода полезно предложить задание следующего содержания:
-Какие экспериментальные доказательства свидетельствуют в пользу волновой природы света, а какие - в пользу корпускулярной? Оформите ответ в виде таблицы в тетради.
Таблица может выглядеть так:

Экспериментальные доказательства волновой природы света Экспериментальные доказательства корпускулярной природы света
ИнтерференцияДифракцияДисперсияПоляризацияДавление светаОпыт Вавилова ФотоэффектЭффект КомптонаДавление светаФотохимическое действие светаОпыт Вавилова

Делая выводы о том, что такое свет с точки зрения современной физики, нельзя не сказать о последних открытиях в этой области. Можно познакомить учащихся со следующей информацией:
"Американские исследователи из института Rowland, штат Массачусетс, добились сенсационного результата - им удалось остановить луч света в газовой среде, температура которой близка к абсолютному нулю.
Само словосочетание "остановленный свет" звучит как метафора. Между тем, коллектив исследователей под руководством Лин Хау сумели добиться этого в реальности…
Открытому эффекту уже сейчас можно предсказать революционное будущее: используя принцип задержки света, можно реализовать процесс хранения и пересылки данных в "квантовых" компьютерах".
Можно предложить для обсуждения в классе такие вопросы:
-Означает ли это открытие несостоятельность второго постулата теории относительности о постоянстве скорости света?
-Как сейчас относиться к характеристикам фотона (см. урок 4): p№0, v=c?
-Можно ли считать природу света окончательно выясненной?

Для формирования критического отношения к информации полезно в этой теме (или в разделе "Электродинамика") выполнить следующее задание:
Ознакомьтесь с текстом одной телевизионной рекламы.
"Прорыв, который сделала наша медицина, по важности значения можно сравнить лишь с первым полетом человека в космос. Аппарат "Витязь" - это результат революционного достижения науки, открытие нового направления современной медицины - квантовой терапии.
По сути же своей квантовая медицина -основана на воздействии на организм человека естественно-природными электромагнитными полями, я подчеркиваю, естественно-природными электромагнитными полями, это очень важно уточнить и понять.
С помощью аппарата "Витязь" можно вылечить более 150 заболеваний: импотенция, язва желудка, перелом конечностей, ожоги, гепатит, остеохондроз, сердечно-сосудистые заболевания… да всех и не перечислить.
Всего 10 сеансов - и болезнь отступает.
Несмотря на то, что цифра 150 заболеваний весьма и весьма не маленькая, вам легко будет понять, что полифакторное воздействие нашего аппарата помогает при этих 150 заболеваниях.
Аппарат квантовой терапии "Витязь" состоит из двух частей: это блок управления и действующий терминал, с помощью которого вы и проводите курс лечения. Третья наиболее существенная часть нашего аппарата это методические рекомендации к его применению. Сам процесс лечения очень прост:
Вы находите свой диагноз, ну, например, это остеохондроз позвоночника, открываете методические рекомендации на соответствующей странице и видите перед собой подробную схему, в которой перечислено, с какой частотой, какое время и какую собственно зону Вы должны обработать с помощью нашего терминала.
Принцип должен быть такой: заболело - свети туда, ставь аппарат туда, где болит, используя ту частоту, которая рекомендуется в рекомендациях по данному органу...
"Витязь" даст возможность проводить лечение в любое время, не обращаясь к врачам, без медикаментозного лечения, без хирургических вмешательств, без лишних трат времени и денег…
Да, это сумма, казалось бы, большая, но если задуматься, то в течение полугода аппарат окупает себя полностью: не идешь ни к какому врачу, потому что каждый больной знает себя гораздо лучше, чем его знает врач. Здоровье можно купить: ведь покупая аппарат "Витязь", Вы покупаете здоровье не только себе, но и своим близким на долгие годы.
Аппарат квантовой терапии "Витязь" - цена 10 900 рублей. Чтобы выполнить заказ звоните по телефонам…"

а). Кто предлагает эту рекламу, кому и с какой целью?
б). Чем оправдывается название "Аппарат квантовой терапии"? Что оно обозначает?
в). Что, по-вашему, обозначают термины "новых" открытий: "квантовая медицина", "полифакторное воздействие", "естественно-природные электромагнитные поля"? В чем новизна этих открытий?
г). Каков механизм воздействия ЭМП на организм человека? Может ли это воздействие нанести человеку вред? Как вы относитесь к пропаганде самолечения? Обоснуйте свой ответ.

Для домашнего выполнения учитель предлагает следующее задание:
-Пользуясь материалом учебника и справочником Еноховича, составьте хронологическую таблицу "Развитие взглядов на природу света".
Составление подобной таблицы позволяет представить, как накапливались и развивались физические знания о природе света, позволяет вспомнить пройденный материал, узнать что-то новое; кроме того, формирует умение находить требуемую информацию, систематизировать ее, представлять в табличной форме. Полная таблица может выглядеть так (учащиеся по своему усмотрению могут выбрать из нее наиболее значимые на их взгляд открытия):

Год Некоторые знаменательные события в истории развития физики Ученый
III в до н.э. Установлена прямолинейность в распространении света, сформулирован закон отражения света Эвклид
1621 Экспериментально открыт закон преломления света В.Снеллиус
1665 Опубликован трактат, в котором описан явление дифракции света Ф.Гримальди
1666 Открыта дисперсия света И.Ньютон
1672 Выдвинуто предположение о "телесности света" (корпускулярная гипотеза света) И.Ньютон
1675 Открыты интерференционные полосы равной толщины И.Ньютон
1676 Впервые определена скорость света О.Ремер
1678 Обнаружено явление поляризации светаВыдвинут общий принцип, описывающий поведение волн ("принцип Гюйгенса"), изложена и применена к объяснению оптических явлений волновая теория света Х. Гюйгенс
1800 Открыты инфракрасные лучи В.Гершель
1801 Объяснено явление интерференции света и введен термин "интерференция"Открыты ультрафиолетовые лучи Т.ЮнгИ.Риттер
1814 Открыты линии поглощения в солнечном спектре Й.Фраунгофер
1818 Создана количественная теория дифракции света О.Френель
1821 Доказана поперечность световых волн О.Френель
1859 Открыт спектральный анализ Г.Кирхгоф,Р.Бунзен
1865 Высказана идея об электромагнитной природе света Д.Максвелл
1887 Проведены опыты по обнаружению "эфирного ветра" А.МайкельсонЭ.Морли
1888 Открыт закон фотоэффекта А.Г.Столетов
1895 Открыты рентгеновские лучи В.Рентген
1899 Экспериментально доказано существование светового давления и найдено его значение П.Н.Лебедев
1900 Высказана гипотеза об испускании атомами электромагнитной энергии отдельными порциями М.Планк
1905 Выдвинута гипотеза о квантовом характере светового излучения, дано уравнение фотоэффекта А.Эйнштейн
1939 Указана возможность использования явления вынужденного излучения для усиления электромагнитных волн В.А.Фабрикант
1954 Созданы квантовые генераторы на пучке молекул аммиака Н.Г.БасовА.М.ПрохоровГ.Таунс

Урок 10
Тема: Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома.
Цели урока:
a) Обучения: изучить планетарную модель атома, познакомить учащихся с фундаментальным опытом Резерфорда, с эмпирическим и теоретическим способами познания научных фактов, способствовать формированию научной картины мира.
b) Развития: работать над формированием умения анализировать, устанавливать причинно-следственные связи, развивать все виды памяти, наблюдательность.
c) Воспитания: воспитывать культуру общения.
d) Медиаобразования: формировать умение понимать задания в различных формулировках и контекстах, визуальную информацию переводить в вербальную знаковую систему, устанавливать ассоциативные связи между сообщениями.

Для демонстрации того, что построению известной сегодня планетарной модели атома предшествовал долгий научный путь, чтобы не создать ощущения, что Резерфорд просто взял и на пустом месте построил эту модель, учитель показывает 1-ую часть (1-12 кадры) диафильма "Строение атома и атомного ядра", предварительно сформулировав к ней вопрос:
--Какие экспериментальные факты предшествовали идеям опытов Резерфорда и построенной впоследствии модели?
Для наглядности можно воспользоваться таблицей 1 из серии "Строение вещества" для курса химии. Еще будет лучше, если одним из учащихся будет подготовлена с небольшим пояснением таблица (слайд, транспарант для графопроектора) "Из истории развития идей в планетарной модели строения атома" (5, с.264-265):

Год Автор Суть представлений
1888 Б.Н.Чичерин (рус.) Атом состоит из центрального ядра, вокруг которого вращаются под действием притяжения периферийные массы (аналогия с солнечной системой)
1891 Дж. Стоней (англ,) Движение вокруг ядра отрицательных частиц
1897 Г.Лоренц, Дж.Лармор (англ.) Отрицательно заряженные частицы движется по замкнутым орбитам в атоме под действием квазиупругих сил
1899 Дж.Дж.Томсон (англ.) Элементарными частицами атома являются электроны
1901 Ж.Перрен (фр.) В центре атома положительный заряд, вокруг которого вращаются по замкнутым траекториям электроны
1903 Дж.Дж.Томсон (англ.) Атом является положительно заряженной сферой, внутри которой по концентрическим окружностям вращаются электроны (элементы планетарного строения)
1903 Ф.Ленард (нем.) Вся масса атома сконцентрирована в нескольких малых частицах, основной объем атома пустой
1904 Х.Нагаоки (яп.) В центре атома находится положительный заряд, вокруг которого в экваториальной плоскости по замкнутым концентрическим траекториям вращаются электроны
1904 В.Брегг Атом состоит из электронов, разделенных пустым пространством
1904 Дж.Дж.Томсон (англ.) Модель "пудинг с изюмом"
1905 П.Ланжевен (фр.) Идея движения электронов по замкнутым орбитам для объяснения магнитных свойств вещества
1905 В.Вин (нем.) Высказался против планетарной модели атома: такой атом не может быть устойчивым, так как электроны будут излучать энергию
1907 Н.А.Морозов (рус.) Описал вариант планетарной модели атома: состоит из положительных, отрицательных и нейтральных частиц
1908 А.Пуанкаре (фр.) Атом состоит из положительно заряженного центра с массой, приблизительно равной массе атома, и вращающихся электронов вокруг него
1911 Э.Резерфорд (англ.) Прямое экспериментальное подтверждение планетарной модели строения атома
1913 Н.Бор (дат.) Наличие в атоме строго определенных стационарных орбит движения электронов

Учитель, предлагая такое задание, отмечает, что таблица должна быть эстетически выдержана (выполнена аккуратно, равномерно заполнена, легко читалась и т.д.). Это необходимо будет учесть при оценке.
Если таблица слишком велика, ее по усмотрению учителя или даже ученика, можно сократить.
Знакомство с опытом Резерфорда может произойти без объяснения учителя, с помощью кинофрагмента "Опыт Резерфорда". Во-первых, опыт не сложен ни по постановке, ни по физической сущности, во-вторых, он должен быть уже знаком учащимся из курса 8 класса. Перед просмотром фрагмента, учитель обращает внимание на задания, записанные на доске:
-Нарисуйте схему опыта.
-Повторите выводы, которые были сделаны в результате этих опытов?
Кроме того, усвоению опыта помогут и такие задачи (8):
-Сколько слоев атома пролетела -частица, не испытавшая соударений с ядром, если толщина фольги в опыте Резерфорда составляет около 10-5 м?
-Во сколько раз размеры атома превышают размеры ядра?
Урок 11
Тема: Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору.
Цели урока:
a) Обучения: изучить постулаты Бора, раскрывающие основные свойства атома, показать связь изучаемого материала с ранее изученными линейчатыми спектрами испускания и поглощения.
b) Развития: развивать умение работать с дополнительной литературой по физике.
c) Воспитания: познакомить учащихся с личностью Н.Бора, его смелыми, революционными работами, положившими начало новой физической теории
d) Медиаобразования: формировать умение составлять план информационного сообщения, предлагать форму его изложения, адекватную содержанию, формировать умение визуальную информацию переводить в вербальную знаковую систему и наоборот.

Во время изложения материала о трудностях классической физики при объяснении ядерной модели атома Резерфорда и линейчатых спектров испускания и поглощения рассказ учителя желательно сочетать с просмотром соответствующих кадров диафильма "Квантовые генераторы".
Проецируя кадр с изображением энергетических уровней на доску, учитель может сам дополнить схему атомом, находящимся на определенном уровне и мелом нарисовать переход этого атома на другой энергетический уровень, сопровождая этот переход нарисованным квантом излученного или поглощенного света. Подобные задания можно предложить и учащимся. Этот прием позволяет создать у учащихся ощущение динамики в процессах перехода атома с одного энергетического уровня на другой и ощущение участия в изображении схемы.
Этап закрепления нового материала может содержать 2 кинофрагмента и работу с ними. 1-ый к/фр "Природа линейчатых спектров атома водорода по Бору" является повторением нового материала. Перед его демонстрацией, учитель записывает на доске вопросы к нему:
-Как объяснила теория Бора линейчатые спектры испускания?
-Почему совпадают линии в спектре испускания и поглощения?
2-ой к/фр представляет собой информацию об экспериментальном доказательстве квантования энергии. Вопросы к нему могут быть такими:
-В чем заключался опыт Франка-Герца?
-Каково значение этого опыта?
Для проверки усвоения материала можно учащимся предложить задания такого типа (8):
-Энергия трех энергетических электронных уровней в атоме водорода составляют -13,6эВ, -3,42эВ, -1,51эВ. Изобразите диаграмму энергетических уровней и определите возможные частоты излучения света при переходе из одного состояния в другое. Чему равна энергия ионизации атома водорода?
-Определите энергию фотонов, соответствующих излучению атома водорода в видимой части спектра (см. рис 5 на цв. вклейке учебника).
Задание по Хрестоматии к этому уроку может быть таким:
-Ознакомьтесь с отрывком "Из статьи Н.Бора "О строении атомов и молекул" (3, с. 195-198).
-Составьте в тетради план этой статьи.
Урок 12.
Тема: Лазеры.
Цели урока:
a) Обучения: сформировать у школьников представление о вынужденном излучении как о квантовом явлении, изучить устройство и принцип действия лазера, рассмотреть свойства излучения лазера и примеры применения лазеров.
b) Развития: развивать наблюдательность, все виды памяти.
c) Воспитания: ознакомить школьников с историей создания лазеров, раскрыть возможности лазеров в ускорении научно-технического прогресса.
d) Медиаобразования: формирование умений визуальную информацию переводить в вербальную знаковую систему, формирование умений находить требуемую информацию в различных источниках, вычленять главное в информационном сообщении, отчленять его от "белого шума".

В начале урока учитель демонстрирует лазер и перед рассказом об истории создания, принципе его действия и свойствах лазерного излучения, он обращает внимание на вопросы, записанные на доске, и те, которые должны быть рассмотрены на уроке:
-Какое излучение называется спонтанным?
-Какое излучение называется индуцированным?
-Какими свойствами обладает фотон при вынужденном излучении?
-Как вы поняли, что такое "инверсия заселенности энергетических уровней"? Для чего она нужна?
-Что такое лазер?
-Какими замечательными свойствами он обладает?
-Назовите положительные и отрицательные стороны применения на уроке диафильма в качестве источника информации.
Рассказ учителя гармонично сочетается с покадровыи просмотром д/ф "Квантовые генераторы".
После просмотра д/ф, во время беседы по указанным вопросам учитель демонстрирует свойства лазерного излучения.
Для выделения главной мысли урока можно сформулировать вопрос:
-Что такое лазер? В чем его принципиальное отличие от других источников света?
В качестве домашнего задания полезно предложить следующее:
-Составьте в тетради письменный рассказ: Как бы вы объяснили младшему школьнику (школьнику средних классов) - что такое лазер, какими свойствами он обладает, существует ли (и почему) лазерное оружие, которое используется в жутких фильмах и мультфильмах, есть ли в этом объекте что-либо фантастическое?
Для учащихся, имеющих доступ в Интернет, предлагается такое задание:
-Подготовьте обзор сайтов, содержащих информацию о лазерах и их применении, подготовьте краткое сообщение.
Урок 13.
Тема урока: Применение лазеров.
Цели урока:
a) Обучения: познакомить с примерами использования лазеров в различных областях современной жизни, показать взаимосвязь изучаемого материала с ранее изученным.
b) Развития: вырабатывать умение работать с дополнительной литературой, развивать умение слушать и слышать друг друга, способствовать развитию воображения, исследовательских и творческих способностей.
c) Воспитания: способствовать расширению кругозора учащихся, приобщить их к достижениям современной науки и техники.
d) Медиаобразования: формировать понимание целей коммуникации, направленность информационного потока, 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 представление об инструментарии подготовки, передачи и получения информации.

Беседа о применении лазеров может начаться с сообщений учащихся по темам:
1. Применение лазеров в современных коммуникационных сетях.
2. Применение лазеров для преобразования информации из одного вида в другой (CD - их использование, достоинства и недостатки)
3. Голография как принципиально новый способ записи информации (в сочетании с д/ф "Голография").
К этому уроку учащиеся находят в разных источниках и приносят информационные сообщения о применении лазеров. По каждому информационному сообщению из СМИ необходимо понять кому адресована данная информация и с какой целью. Приведем примеры информационных сообщений СМИ и работы с ними:
1. Ознакомьтесь с информацией.
"Появление лазеров привело к созданию новой области физики и техники - волоконной оптики. По световодам, тонким и стеклянным нитям оптические сигналы проходят почти без потерь, но большинство прозрачных материалов сильно поглощают тепловое, инфракрасное излучение. Исключение составляют некоторые кристаллы и так называемые халькогенидные стекла - аморфные полупроводники. Получение высокочистых оптических материалов - одна из областей передовой технологии, где наша страна удерживает мировое лидерство. Отечественные материалы в тысячи раз чище зарубежных аналогов, и это позволило создать новый класс волоконных световодов для теплового излучения, наладить их производство. Новые световоды работают в широком диапазоне: нити из халькогенидного стекла рассчитаны на излучение с длиной волны от 2 до 8 мкм, кристаллические световоды на основе твердых растворов галогенного серебра - до 25 мкм...