Гарба Наталія
Науковий керівник: докт. пед. наук, професор Садовий М.І.
Кіровоградський державний педагогічний університет
імені Володимира Винниченка
Анотація: В статті розглядається питання формування предметної компетентності з фізики в учнів старшої школи у процесі вивчення електродинаміки; визначені методичні поряди щодо розв’язування задач з зазначеного розділу.
Ключові слова: предметна компетентність, методика навчання фізики, розв’язування задач з фізики.
Постановка проблеми. Перебудова організаційної структури освітньої системи України спонукає переглянути підходи до методики навчання фізики у загальноосвітніх навчальних закладах, внести зміни в її змістове наповнення згідно Державного стандарту базової і повної загальної середньої освіти [1]. Це пов’язано з переосмисленням дидактичної системи і структури навчальних курсів, оскільки швидкий розвиток наукового пізнання, тенденція наук до інтеграції нагромадженої інформації, зведення її до узагальнених понять, суджень і законів по-новому висвітлюють проблему суті суб’єкта і об’єкта пізнання. Відповідно, висувається ряд вимог до рівня освіченості випускників загальноосвітніх навчальних закладів, зокрема передбачається формування у них предметних компетентностей з кожного навчального предмету.
Фізика є однією з фундаментальних світоглядних дисциплін шкільного курсу. Одним із елементів формування предметної компетентності з зазначеної навчальної дисципліни є розв’язування задач. Отже, мета дослідження полягає у розробці елементів методичної системи формування предметної компетентності учнів у процесі розв’язування фізичних задач.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питанням формування та розвитку предметної компетентності у методиці навчання фізики займалися П.С. Атаманчук, В.П. Вовкотруб, В.І. Бургун, М.Ю. Галатюк, М.І. Садовий, О.М. Трифонова, В.Д. Шарко та ін.; реалізація задачного підходу в навчанні фізики знайшла своє відображення у працях С.У. Гончаренка, Є.В. Коршака, О.В. Сергєєва, А.І. Павленка, С.А. Муравського та ін. При цьому належної уваги методиці формування предметних компетентностей учнів під час опанування окремим розділом фізики приділено не було.
Виклад основного матеріалу. Розв’язування фізичних задач учнями є невід’ємною складовою процесу навчання фізики, зокрема навчально-пізнавальної діяльності, уможливлюючи формування у тих, хто навчається навчально-пізнавальної компетентності, пріоритетної серед ключових і предметної компетентності з фізики, оскільки забезпечує розширення суб’єктного досвіду молодої людини через засвоєння цілісного процесу пізнання фізикою.
Ми пропонуємо розглянути такий процес на прикладі навчання розділу «Електродинаміка» у старшій школі. Обрання для прикладу розділ «Електродинаміка» обумовлено тим, що при його вивченні формуються всі передбачені Державним стандартом базової і повної загальної середньої освіти [1] компетентності. Крім того, електродинаміка, як розділ фізики, є основою сучасної електроніки, мікроелектроніки, нанотехнологій, інформаційно-комунікаційних технологій, науково-технічного прогресу та і вцілому всього, без чого сучасна людина не уявляє свого життя.
Розв’язування фізичних задач виступає як мета і метод навчання, і є його невід’ємною складовою, яка дозволяє [4]:
– формувати і збагачувати фізичні поняття;
– розвивати фізичне мислення;
– формувати навички використання знань на практиці.
У педагогічній практиці [3; 4] фізичні задачі використовують для: створення проблеми і проблемної ситуації; повідомлення нових відомостей; формування практичних компетентностей; діагностики глибини і міцності знань; закріплення, узагальнення і повторення матеріалу; реалізації принципу політехнізму; розвитку творчих здібностей тощо.
Розв’язуванням задач в учнів виховують працелюбство, допитливість розуму, кмітливість, самостійність в судженнях, інтерес до навчання, волю і характер, стійкість у досягненні поставленої мети.
Розв’язування задач – складова частина переважної більшості уроків з фізики, а також переважної більшості позаурочних і позашкільних занять.
Місце задач на уроках фізики неоднозначне. Задачі можуть розв’язуватись, коли викладається новий матеріал; у процесі закріплення знань. Особливого значення набуває розв’язування задач у ході перевірки виконання домашнього завдання. Виключного значення набувають практичні вправи, коли здійснюється поглиблення і закріплення сформованих понять. Крім цього вони використовуються у формуванні вмінь і навичок, повторенні пройденого матеріалу. Спеціальні заняття проводяться з учням у позаурочний час на фізичних гуртках; підготовці до проведення олімпіад.
Задачі з електродинаміки, як і задачі з будь-якого іншого розділу фізики, мають свої особливості. Щоб забезпечити формування предметної компетентності учнів у процесі розв’язування задач з електродинаміки ми пропонуємо ознайомити їх з алгоритмом розв’язку та надати ряд методичних порад. Для розв’язування задач з електростатики рекомендуємо [5]:
- виконати рисунок, показати на ньому заряди, провідники і діелектрики, ємність;
- вказати напрям силових ліній електричних полів і сил, що діють на заряджені точкові тіла;
- для визначення числових значень зарядів після дотику заряджених тіл застосовувати закон збереження електричних зарядів;
- під час дії на заряджене тіло декількох сил або полів застосовувати принцип суперпозиції;
- у разі рівноваги системи заряджених тіл використати для кожного із них загальні умови рівноваги;
- під час розрахунків переміщень, швидкостей, прискорень і мас точкових заряджених тіл використовувати формули кінематики, другий закон Ньютона і закон збереження енергії та імпульсу.
У задачах на розрахунок полів, створених точковими зарядженими тілами, особливу увагу слід звернути на векторний характер напруженості і пам’ятати, що знак перед потенціалом визначається знаком заряду, що створює поле.
У задачах, в яких розглядається система конденсаторів, передусім треба установити тип з’єднання. Подальші розрахунки слід звести до того, щоб знайти зв’язок між зарядами і напругами на конденсаторах і виразити через ємності конденсаторів. Якщо плоский конденсатор під’єднати до джерела живлення, зарядити його і потім від’єднати, то під час розсування (наближення), зміщення пластин, унесення (видалення) діелектрика заряд на конденсаторі не змінюється.
Для розв’язування задач розділів «Закони постійного струму» і «Електричний струм у різних середовищах» рекомендуємо:
- зобразити електричну схему, показати на ній всі елементи електричного кола і напрями струмів;
- визначити у разі потреби точки з рівними потенціалами, враховуючи при цьому, що сила струму між такими точками електричного кола не проходить;
- у складному електричному колі виділити ділянки послідовного та паралельного з’єднання провідників, спростити схему, замінити окремі ділянки еквівалентними їм у відношенні до опору;
- з’ясувати суть описаних в задачі явищ, визначити, що саме в цій ситуації слід розуміти під корисною потужністю чи роботою і чи можна знехтувати втратами потужності в підвідних провідниках;
- використати основні відношення між величинами, виконати алгебраїчні перетворення і визначити шукану величину.
Для розв’язування задач з розділу «Магнітне поле. Електромагнітна індукція» рекомендуємо:
- виконати рисунок, показати на ньому заряди і провідники зі струмом, напрями магнітних полів, а також напрям магнітного поля Землі, якщо це потрібно за умовою задачі. При цьому треба пам’ятати, що як напрям сили струму беруть напрям руху позитивних зарядів;
- показати на рисунку напрям усіх сил, які діють на заряди чи провідники зі струмом; за наявності декількох полів і сил різної природи використати принцип суперпозиції;
- у разі рівноваги системи зарядів чи провідників зі струмом застосувати для кожного з них загальні умови рівноваги;
- для розрахунку ЕРС індукції і самоіндукції використати закон електромагнітної індукції (закон Фарадея) і правило Ленца. (Слід пам’ятати, що зміна магнітного потоку через поверхню, обмежену провідним контуром, буде визначатися як зміною індукції магнітного поля (зміною сили струму в контурі) або форми контуру, так і рухом контуру (провідника) в магнітному полі);
- для розрахунку переміщень, швидкостей, прискорень і мас електричних зарядів (провідників зі струмом) використовувати формули кінематики, другий закон Ньютона і закон збереження енергії.
Висновки. Врахування окреслених аспектів під час навчання електродинаміки в курсі фізики старшої школи забезпечить формування в учнів предметної компетентності. Перспективи подальших пошуків у зазначеному напрямку пов’язані з розробкою інших елементів методичної системи навчання електродинаміки у старшій школі, що забезпечить формування предметної компетентності з фізики у випускника загальноосвітнього навчального закладу.
Список літератури:
- Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти (Постанова Кабінету Міністрів України № 1392 від 23 листопада 2011 року). – Режим доступу:http://zakon4.rada.gov.ua/laws/show/1392-2011-п.
- Муравський С.А. Формування предметної компетентності у студентів у процесі складання і розв’язування фізичних задач: дис. ... кандидата пед. наук: 13.00.02 / Муравський Сергій Анатолійович. – Кіровоград, 2015. – 236 с.
- Садовий М.I. Становлення та розвиток фундаментальних ідей дискретності та неперервності у курсі фізики середньої школи. / Садовий М.I. – Кіровоград: Прiнт-Iмiдж, 2000. – 396 с.
- Садовий М.І. Вибрані питання загальної методики навчання фізики: [навч. посібн. для студ. ф.-м. фак. вищ. пед. навч. закл.] / М.І. Садовий, В.П. Вовкотруб, О.М. Трифонова. – Кіровоград: ПП «Центр оперативної поліграфії «Авангард», 2013. – 252 с.
- Сергієнко В.П. Фізика: [підр. для слухачів підготов. відділень вищ. навч. закл.]. / В.П. Сергієнко, М.І. Садовий, О.М. Трифонова – Кіровоград: ПП «Ексклюзив – Систем», 2008. – 698 с.