- Преподавателю
- Физика
- Доклад «Развитие ключевых компетенций учащихся на уроках физики
Доклад «Развитие ключевых компетенций учащихся на уроках физики
Раздел | Физика |
Класс | - |
Тип | Другие методич. материалы |
Автор | Балясникова Н.В. |
Дата | 27.02.2014 |
Формат | doc |
Изображения | Нет |
Развитие ключевых компетенций учащихся
на уроках физики
«Изменилась не только сумма знаний,
необходимых современному человеку,
еще больше перемены произошли
в способах изучения нового».
С.Пейперт
I. Введение.
В 2007 г. Мировой экономический форум опубликовал рейтинг образовательных систем 125 стран мира ( «Аргументы и факты - Н.Новгород», № 31, 2007 со ссылкой на «Financial Times» ) . Рейтинг показывает подготовленность страны к экономике будущего, общее качество системы образования, а также уровень преподавания естественных наук (математики, физики, химии и информатики). По качеству образования в области естественных наук первое место заняла Финляндия, далее идут Исландия, Дания, Швейцария, Бельгия. В «десятке сильнейших» Сингапур, Гонконг, Тайвань и Малайзия. Голландия заняла 18-е место, опередив Японию, Великобританию, Германию, Швецию, Францию. Казахстан авторы даже не упоминают. По качеству преподавания естественных наук в «десятку сильнейших» вошли: из Европы- Финляндия, Бельгия, Швейцария, Франция, Чехия; из Азии - Сингапур, Гонконг, Индия, Тунис, Тайвань.
Оказывается, что не всегда экономически развитые страны занимают ведущие позиции в образовании. Например, Китай и Тунис обогнали Великобританию.
Казахстана ни в одном списке передовиков нет.
Основной причиной отставания нашей системы образования является неумение применять знания, полученные при изучении естественно - научных дисциплин. Современная педагогическая наука сформулировала это как неумение нашей школы формировать компетенции у школьников. Деятельностная направленность образования, компетентностный подход в повседневной работе школы должны сместить акценты с «заучивания» знаний на формирование умений, компетентностей.
Выдвинут лозунг «Формирование компетентностей должно стать массовой технологией». Педагогической концепцией Государственных стандартов в Казахстане является системно -деятельностный компетентностный подход в обучении (apkpro.ru - сайт Академии повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования) . Именно он в итоге должен дать основные результаты обучения и воспитания в виде сформированных общих и ключевых компетентностей.
В содержании образования (в частности, в математике и физике) должна быть увеличена доля практической составляющей (конечно, без ущерба для фундаментальных знаний). Сочетание «ЗУНы» заменяют на «ЗУКи» (знания, умения и компетентности). И это не одно и то же.
Общие компетенции в физике - это, например, умение решать классы задач на базе приобретенных знаний. Формированию этих умений помогут современные педагогические технологии (практикумы, модульные программы), информационные технологии.
Ключевые компетенции - это умение выполнять целостное, понятное, грамотное действие, решать реальную ситуацию, задачу. Как правило, их формирование может активно осуществляться через межпредметную интеграцию.
Помимо ключевых компетенций, общих для всех предметных областей, выделяются и предметные компетенции - это специфические способности, необходимые для эффективного выполнения конкретного действия в конкретной предметной области и включающие узкоспециальные знания, особого рода предметные умения, навыки, способы мышления.
II. О компетентностном подходе в обучении физике.
Компетентностный подход является одним из направлений обновления образования в стратегии модернизации содержания общего образования Казахстана. Предполагается, что в основу обновленного содержания общего образования будет положено формирование и развитие ключевых компетентностей учеников.
Под ключевыми компетентностями понимается способность школьников самостоятельно действовать в ситуации неопределенности при решении актуальных для них проблем.
Анализ литературы по проблемам компетентностного подхода к обучению позволил составить представление о содержании понятий «компетентность» и «компетенция».
Компетенция- это готовность (способность) ученика использовать усвоенные знания, учебные умения и навыки, а также способы деятельности в жизни для решения практических и теоретических задач.
В связи с практической ориентированностью современного образования основным результатом деятельности образовательной школы должна стать не система знаний, умений и навыков сама по себе, а набор ключевых компетентностей:
1. Ценностно- смысловая - готовность видеть и понимать окружающий мир, ориентироваться в нем, осознавать свою роль и предназначение, умение выбирать целевые и смысловые установки для своих действий и поступков, принимать решения.
2. Общекультурная - осведомленность обучающегося в особенностях национальной и общечеловеческой культуры, духовно-нравственных основах жизни человека и человечества, отдельных народов, культурологических основах семейных, социальных, общественных явлениях и традициях, роли науки и религии в жизни человека, их влияние на мир, эффективных способах организации свободного времени.
3. Учебно- познавательная - готовность обучающегося к самостоятельной познавательной деятельности: целеполаганию, планированию, анализу, рефлексии, самооценке учебно- познавательной деятельности, умению отличать факты от домыслов, владению измерительными навыками, использованию методов познания.
4. Информационная - готовность обучающегося самостоятельно работать с информацией различных источников, искать, анализировать и отбирать необходимую информацию, организовывать, преобразовывать, сохранять и передавать ее.
5. Коммуникативная - включает знание необходимых языков, способов взаимодействия с окружающими и удаленными людьми и событиями, предусматривает навыки работы в группе, владение специальными ролями в коллективе. Обучающийся должен уметь представить себя, написать письмо, анкету, заявление, задать вопрос, вести дискуссию и т.д.
6. Социально-трудовая - владение знаниями и опытом в гражданско-общественной деятельности (выполнение роли гражданина, наблюдателя, избирателя, представителя), в социально-трудовой сфере (права потребителя, клиента, производителя), в области семейных отношений и обязанностей, в вопросах экономики и права, в профессиональном самоопределении.
7. Личностная (самосовершенствование) - готовность осуществлять физическое, духовное и интеллектуальное саморазвитие, эмоциональную саморегуляцию и самоподдержку.
III.Формирование научной компетентности
I закон термодинамики, описывающий механические и тепловые явления, легко запоминается. Но применять этот закон к описанию реальных явлений учащиеся затрудняются. Усиленным тренингом можно помочь им глубже вникнуть в смысл закона. При этом и формируется ключевая компетентность: описание конкретного явления в природе или процесса в технике, быту с точки зрения I закона термодинамики.
Значит, необходимо уверенно владеть этим законом как инструментом. Полезно начинать работу по формированию нужной компетентности с создания и осознания широко известной обобщающей таблицы (см., например, статью Савиной С.А. «Некоторые аспекты технологии обобщения и закрепления» в «Физике» (ПС), 2007, № 8). Но в цитируемой таблице не хватает конкретных примеров. А именно они убеждают ребят в том, что мир реально познаваем и подчиняется законам, которые человек уже сумел открыть и познать. И только осознав эти факты, закрепив умения применять I закон термодинамики, учащиеся приобретут требуемую ключевую компетентность.
Тренинг можно провести, разбирая конкретные примеры явлений природы, процессов в технике, в быту и т.д. (например, из учебника и дополнительной литературы):
Процессы
Формулы
Примеры
Изотермический
А (или А')=-Q
«Вечный двигатель»- не вечен, т.к. для совершения работы необходимо поступление энергии, например, количества теплоты Q. При отсутствии этого поступления изотермический процесс нарушается- работа совершается за счет убыли внутренней энергии до 0.
Изобарный
p=const.
ΔU=Q+A
Двигатели смешанного типа.
Изохорный
V=const.
A=0
ΔU=Q
Нагрев воды в чайнике; нагрев воздуха в комнате; получение планетой Земля энергии от Солнца; выделение энергии (образование ледяного покрова- без учета изменения объема).
Адиабатный
Q =0
U=-A
(или А')
Нагрев насоса при накачивании шины; вспыхивание смоченной эфиром ватки при резком вдвигании поршня в сосуд; охлаждение и конденсация пара в облаке при его быстром поднятии вверх и резком расширении в атмосфере; рабочий ход ДВС; гравитационное сжатие звезды (А), нагрев и «вспыхивание» термоядерных реакций в центре звезды (ΔU ≠0)
При выполнении тренировочных заданий необходимо предоставить учащимся возможность поработать самостоятельно. Приведу примеры карточек для самостоятельной работы с разноуровневыми заданиями( + + +, + + и +).
Вариант 1 + + +
-
Почему образуются облака на Земле? Могут ли они образоваться на Венере? Напишите I закон термодинамики и примените его к данному явлению.
-
Изобразите графики адиабатного и изотермического процессов на одном графике в осях p, V. Какой из графиков- изотерма, какой- адиабата? Ответ обоснуйте. (Подсказка: рассмотрите доказательство с точки зрения совершения работы)
Вариант 2 + + +
-
Наблюдается разряд молнии в дерево. Почему дерево загорается? Напишите I закон термодинамики и примените его к данному явлению.
-
Почему для нагревания газа, который не может расширяться (V=соnst), расходуется энергии меньше, чем при нагревании его на тоже число градусов пр постоянном давлении р= соnst), когда газ может расширяться?
Вариант 3 + +
-
В океане кораблям часто встречаются айсберги. Напишите I закон термодинамики и примените его к данному явлению. Каким способом передается тепло?
-
Объясните с помощью I закона термодинамики, почему температура внешних слоев звезд ( в том числе и Солнца) меньше температуры внутренних слоев?
Вариант 4 + +
-
В сильную жару воздух нагревается до высокой температуры. Напишите I закон термодинамики и примените его к данному явлению. Каким способом передается тепло?
-
Для получения газированной воды через воду пропускают сжатый углекислый газ. Почему температура воды при этом несколько понижается?
После самостоятельной работы обязательно нужно провести анализ предложенных ответов. Например:
Вариант 1
1. Так как Q =ΔU+ А' (вторая запись I закона термодинамики), а, по условию
Q =0, то U=- А'. В верхних слоях тропосферы водяные пары резко расширяются, совершая работу А', значит их внутренняя энергия уменьшается (знак «-«). Температура уменьшается, водяные пары конденсируются , образуя облака и - в дальнейшем тучи.
-
Формирование научной экологической компетентности.
При подведении итогов темы «Тепловые явления» очень полезно в рамках деятельностного подхода провести деловую игру «Работает институт космической опасности» - решить проблемы, над которыми работает целый институт. Серьёзные научные расчеты помогут в формировании научной экологической компетентности.
-
Лаборатория метеоритной опасности
Метеороид - ледяная глыба- влетела в атмосферу Земли при температуре -2700С. В результате трения о воздух при большой скорости он нагрелся, расплавился, полученная вода закипела, и образовавшийся пар породил взрыв. Мощность взрыва была оценена в 100млн.МВт по разрушительному эффекту. Оцените массу влетевшего метеороида, считая, что процесс длился всего 1с. Предложите идеи защиты от метеоритной и астероидной опасности.
-
Лаборатория тепловой опасности
На земном шаре покровные льды сосредоточены в основном поровну в Антарктиде и Гренландии. Оцените, какое количество теплоты, полученное Землей от Солнца и в результате парникового эффекта, может растопить эти холодные льды? Какие будут последствия на Земле? Для оценки используйте географические карты Земли.
Подсказки:
а) считайте толщину льдов около 1км. Оцените площадь льдов по карте. Найдите объем льдов;
б) используя знание физических формул, найдите требуемое количество теплоты;
в) оцените высоту подъема воды, распределив получившуюся в результате льдов воду по всей поверхности Земли.
3. Лаборатория экологии «тепловые двигатели»
Оцените, на сколько градусов нагреют атмосферу Земли все автомобили за один год, если их средний КПД составляет 30%. Какие последствия могут быть?
Подсказки:
а) считайте, что за 1с топливо в цилиндре при сгорании выделяет количество теплоты 1000Дж;
б) оцените число автомобилей на Земле, используя знания по географии и математике;
в) оцените массу атмосферы сами, взяв нужные параметры из таблиц.
4. Лаборатория жизнедеятельности человека
Какая доля энергии потребляемой пищи идет на подогрев организма человека в течении дня?
Подсказки:
а) считайте, что человек состоит полностью из воды;
б) считайте нормальной температуру человека 36,6 0С, а средней температурой воздуха 200С.;
в) из-за разности температур тело человека должно непрерывно остывать. Рассмотрите температуру для вашей средней массы.
Кому нужно больше потреблять пищи: жителям севера или юга?
Что же должны получить ребята из расчетов?
Лаборатория тепловой опасности: покровные льды на земном шаре в основном сосредоточены в Антарктиде и Гренландии. Площадь Гренландии SГ=2,2x106км2, площадь Антарктиды SА=14x106км2, суммарная площадь льдов S=SГ+SА.
Если толщина льдов h=1км, то V=hS = 16,2 x 106км3, m= 14,6 x 1018 кг, Q =mλ, Q=4,8 1024Дж.
Этого количества теплоты достаточно для таяния данного объема льда. Тогда образуется лишний объем воды VВ=16,2 x 106 км3.
Площадь поверхности земного шара S=4πR2 =5x108км2. Разделим общий объем на площадь и получим высоту столба воды, распределенной по всей поверхности земного шара h=32м. Огромные территории будут затоплены, в том числе плодородные сельскохозяйственные земли, крупные портовые города, населенные районы Европы, Азии, Америки. А это- катастрофа.
Лаборатория «Тепловые двигатели»: одна из причин изменения климата - нагревание атмосферы Земли выхлопными газами тепловых двигателей.
Пусть m=Vρ- масса атмосферы, где V- объем атмосферы, ρ- ее плотность, a Q=cm∆Tk, где с - удельная теплоемкость воздуха, k- число автомобилей.
Объем атмосферы: V= [4/3π(R+h)3-R3]
Масса атмосферы m= 6,8 x 1018кг.
Количество теплоты, выделяемой автомобилями в атмосферу за год,
Q= 1,58 x 1019Дж.
Изменение температуры за год ∆T=Q/cm; ∆T =0,0020, значит, за 100 лет атмосфера нагреется на 0,20, а это уже очень опасно!
В СМИ приводятся сведения, что в течении XX в. температура повысилась приблизительно на градус.
V. Формирование информационной компетенции
Огромная роль принадлежит формированию естественно - научного мировоззрения школьников через изучение предметов естественно - научного цикла - физики, химии, биологии, - усвоение ими базовых научных знаний. Откройте любую газету, зайдите на любой сайт в Интернете- вы обязательно наткнетесь на информацию антинаучного содержания. Задача школьного учителя - развить у ученика критическое мышление, которое позволит реально оценивать достоверность полученной информации, сформировать необходимую долю скептицизма по отношению к услышанному и уведенному, научить отделять гипотезу от научного факта, вымыслы и рекламные «утки» от действительности.
К сожалению, параллельно с тенденцией распространения лженауки и паранормальных верований в обществе количество учебных часов в Базисном учебном плане, отводимых на изучение физики, химии, биологии, географии, неуклонно сокращается. Астрономия как самостоятельный предмет вообще изъята из школьной программы. Возможно, что уменьшение естественно-научной составляющей является одной из причин того, что человек, получивший так называемый «базовый минимум» основ естественных наук, легко попадает в лженаучные сети СМИ.
Опыт работы показывает, что в сложившихся обстоятельствах достаточно эффективным средством формирования критического мышления является технология развития критического мышления через чтение и письмо. Учитель организует работу учащихся с текстами СМИ. Содержание этих текстов осмысливается, анализируется, соотносится с базовыми научными знаниями, оценивается на достоверность. Тексты берутся из Интернета, газет, радио- и ТВ-сообщений.
Пример из практики: весной 2008г. большую тревогу вызвало у семиклассников сообщение по радио о предстоящем через два дня (с указанием времени с точностью до минут!) конце света: «Ученые обнаружили, что на Солнце образовалась щель, из которой вырвался огромных размеров плазмоид, и теперь он со страшной скоростью движется к Земле. Через двое суток он достигнет поверхности Земли, и наступит конец света». Стали анализировать текст сообщения.
-Что такое Солнце?- Звезда.
-Что такое звезда? - Раскаленный газовый шар.
-Может ли в газе образоваться щель? - Нет, так как у газов есть свойство занимать весь предоставленный объем.
-Что такое плазмоид? - Плазма, ионизированный газ, вещество Солнца. Плазмоид - кусок плазмы, кусок солнечного вещества.
-Что значит Солнце для жизни на Земле? - Солнце- источник энергии, источник излучений, которые доходят до Земли и обеспечивают условия жизни на Земле. Без солнечного излучения и солнечного вещества жизнь на Земле погибла бы.
-Какова самая большая скорость в природе? - Скорость света, 300 000 км/с.
-Может ли быть «страшная скорость», о которой говорится в сообщении, больше скорости света? - Нет.
-Что такое «конец света»? - Конец жизни на Земле, гибель человечества, планеты.
-Так представляет ли плазмоид, который движется с поверхности Солнца к Земле такую большую опасность, что может вызвать конец света? - Конечно нет!
После такого анализа текста дети недоуменно спрашивают: «А почему, кто и зачем говорит по радио такую ерунду?» Теперь пора порассуждать с ними о пользе научных знаний, о том, что знание- сила, что образованного и думающего человека трудно обмануть, ввести в заблуждение, напугать.
Работу с текстами СМИ по оценке достоверности информации можно организовать в разных формах:
-
работа на уроке на основе приемов технологии развития критического мышления через чтение и письмо («думаю один, в паре, вместе», « двухчастный дневник», «кластер» и т.д.). Тексты предлагает учитель сам или их приносят на урок сами учащиеся;
-
индивидуальное творческое домашнее задание (найти в СМИ «подозрительный» текст и проанализировать его);
-
выполнение проекта (анализ статей и сайтов Интернета по определенной проблеме, установление степени научности какого- либо понятия).
Подводя итоги, можно сказать, что организация аналитической работы учащихся с текстами СМИ позволяет учителю формировать у них критическое мышление, умение применять научные знания к практическим задачам, более глубокое понимание сущности физических явлений, понятий и законов, естественно - научное мировоззрение.
Систематическая работа по анализу текстов сомнительного содержания на основе научных знаний непременно даст свои плоды - у детей выработается естественно - научная мировоззренческая зоркость, которая позволит им правильно ориентироваться в потоке разнообразной информации сегодняшнего дня.
VI. Создание алгоритмов как проявление компетентности
Компетентность - это способность к решению проблем, умение трансформировать собственные знания для выполнения поставленной задачи. Эта способность формируется только в деятельности творческого характера, одним из видов которой является создание алгоритмов.
В процессе составления алгоритма ребенком используются следующие ключевые компетенции:
-
учебные (умение связывать воедино и использовать отдельно части знаний, умение сворачивать, кодировать информацию);
-
исследовательские (умение находить, обрабатывать и систематизировать информацию);
-
социально- личностные (способность критически изучать ту или иную информацию, потребность в оказании помощи окружающим через применении изобретенного алгоритма);
-
коммуникативные (способность понимать язык алгоритмов и кодировать информацию в алгоритм);
-
организаторские (принятие ответственности на себя, овладение инструментом моделирования).
Неоспорим и тот факт, что составление алгоритмов - это отличный способ систематизации знаний. Кроме того, обучение учащихся составлению алгоритмов способствует развитию теоретического мышления.
VII. Компетенции как основа профессиональной деятельности учителей
Новые реалии образования увеличивают сложность профессионально- педагогической деятельности, связанную с интеллектуальным и эмоциональным напряжением, преодолением психологических затруднений. Предстоящий переход общеобразовательной школы на 12- летнее обучение сопровождается расширением профессиональных функций учителя, деятельность которого дополняется выполнением функций консультанта, проектировщика, исследователя и др. Ситуация модернизации образования предъявляет учителям ключевые компетенции в сфере проектирования развития учащихся, педагогического сопровождения личностно- ориентированного и развивающегося обучения, создание условий становления ключевых компетенций обучающихся.
Таким образом, в настоящее время актуальным является поиск таких форм повышения квалификации и их сочетаний, которые в максимальной степени будут способствовать становлению ключевых компетенций педагогов:
-
овладение основами педагогической и творческой деятельности (индивидуальная компетентность)
-
овладение элементарными способностями по самопроектированию, самореализации и рефлексии (самостроительная компетенция)
-
овладение коммуникативной деятельностью по само- и взаимопомощи в общественной жизни (коммуникативная компетенция)
-
овладение навыками исследовательской деятельности (поисково- исследовательская компетенция)
-
овладение способами составления проектов и программ (проектировочная и программная компетенция).
Итог моего доклада будет подведен решением нашего кроссворда « Как выглядит учитель успешного ученика?»
к
р
е
а
т
и
в
н
о
с
т
ь
т
о
л
е
р
а
н
т
н
о
с
т
ь
з
а
и
н
т
е
р
е
с
о
в
а
н
н
о
с
т
ь
к
о
м
п
е
т
е
н
т
н
о
с
т
ь
т
р
е
б
о
в
а
т
е
л
ь
н
о
с
т
ь
-
к
-
с
е
б
е
с
а
м
о
р
е
а
л
и
з
а
ц
и
я
у
м
е
н
и
е
-
д
о
с
т
у
п
н
о
-
о
б
ъ
я
с
н
я
т
ь
о
р
г
а
н
и
з
о
в
а
н
н
о
с
т
ь
с
о
т
р
у
д
н
и
ч
е
с
т
в
о
а
к
т
и
в
н
о
с
т
ь
п
а
р
т
н
е
р
с
т
в
о
в
л
а
д
е
н
и
е
-
н
о
в
ы
м
и
-
т
е
х
н
о
л
о
г
и
я
м
и
п
о
в
ы
ш
е
н
и
е
-
п
р
о
ф
е
с
с
и
о
н
а
л
и
з
м
а
и
н
и
ц
и
а
т
и
в
а
д
о
б
р
о
т
а
т
в
о
р
ч
е
с
к
и
й
-
п
о
и
с
к
с
а
м
о
д
о
с
т
а
т
о
ч
н
о
с
т
ь
-
л
и
ч
н
о
с
т
и
к
о
м
м
у
н
и
к
а
б
е
л
ь
н
о
с
т
ь
Чем больше мы воспитываем успешных учеников, тем больше мы понимаем, что работаем качественно. Желаю Вам обладать всеми критериями успешности учителя.
Литература:
-
Государственный стандарт 2002г.
-
«Аргументы и факты - Н.Новгород», № 31, 2007 со ссылкой на «Financial Times»
-
apkpro.ru - сайт Академии повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования
-
«Политика образования». - «1 сентября», №12 от 23.06. 2007г.
-
Статья Савиной С.А. «Некоторые аспекты технологии обобщения и закрепления» в «Физике» (ПС), 2007, № 8.
6. Иванов Д.А. Комптенции и компетентностный подход в современном образовании.//
Завуч. Управление современной школой.- №1.- 2008. с.4-24
7. Солянкина Н.Л. Профессиональная компетентность: понятие и виды.- Красноярск. 2003
8. Республиканский научно- методический журнал «Физика в казахстанской школе»,
№2 (20)-2009
8