Использование технологии проблемного обучения при изучении радиоактивности в школе

Автор: Кряженко Ксения Юрьевна

Организация: МБОУ СОШ №3

Населенный пункт: Ростовская область, г. Донецк

Введение

Физика дает нам понимание того, что нас окружает, позволяет осознать законы и движения, совершающиеся в природе. А в частности, раздел «Физика атомного ядра» даёт учащимся наиболее полное представление окружающего нас мира, так как всё в мире состоит из атомов. Изучение раздела «Физика атомного ядра» считается одним из трудных разделов физики.

Сложность преподавания в рамках этой области связана с ограничением показа демонстраций, исследований согласно атомной физике. Причиной этому является то, что большинство экспериментов могут производить вредное воздействие на организм человека. С сутью физических явлений учащихся знакомят разными способами: посредством повествования, презентацией экспериментов, постановки лабораторных работ и т. д. При этом активность учащихся, а, значит, углубленность и надежность их познаний станут максимальными в том случае, если формируется «проблемная ситуация». В некоторых случаях ей может быть придана форма задачи, в процессе решения которой ученик открывает для себя физическую закономерность, а не приобретает ее в готовом виде. В данном случае задача представляет собой как способ исследования физического явления.

В данное время, учителя встретились с такими видами трудностями: низкий уровень умственного формирования обучающихся; низкий педагогический и общепсихологический уровень образования родителей учащихся; ученики приходят ослабленные, педагогически запущенные, у которых недостаточно развиты некоторые познавательные процессы. Все это ведет к тому, что у детей уменьшается заинтересованность к учению. Это создает крупные проблемы в обучении. Несомненно, что сформировавшееся состояние вынуждает находить пути решения данной трудности.

Цель работы: выявить возможности технологии проблемного обучения при изучении темы «Физика атомного ядра» и обосновать условия их реализации.

Для достижения данной цели были выделены следующие задачи:

1. проанализировать учебно-методическую литературу по данной теме;
2. рассмотреть примерное тематическое планирование и отобрать учебный материал для проблемного изложения;
3. сконструировать модели уроков с проблемными ситуациями;
4. разработать цифровой образовательный ресурс к обобщающему уроку темы «Физика атомного ядра».

В настоящее время окружение требует не только человека, который знает много и умеет, но и, прежде, человека, который может думать. И проблематическая ситуация является одной из следствий процесса мыслительных процессов. Огромное влияние на обсуждение этой темы оказало собственная заинтересованность обозначенной задачи, обусловленное дальнейшими разработками форм, методов и технологий. Особый для меня педагогический интерес представляют методики преподавания, новые технологии, так как именно они сфокусированы на формирование и реализацию способностей ребенка и его личности.

Благодаря этому инструменту я, как учитель, расширю представление, что образовательный процесс является творческим и разносторонним, формирование индивидуального мышления, привлечение внимания, а также мотивации к обучению.

Одной из проблем, которых волнуют учителя, является вопрос о том, как формировать надежный интерес ребенка к обучению, к знанию и необходимости его самостоятельного поиска.

 

Модель урока по физике 11 класс на тему: «Естественная радиоактивность»

Тема урока: «Естественная радиоактивность».

Тип урока: проблемно – поисковый.

Цель урока: изучить явление радиоактивности.

Задачи:

Образовательные: ввести понятие радиоактивность, изучить виды излучений.

Развивающие: навыки саморазвития, расширение кругозора учащихся, умение искать пути решения проблем.

Воспитательные: объективная оценка значения радиоактивности, интерес окружающему нас миру.

Формы работы: изложение с проблемным началом.

 

План урока:

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
3. Мотивация (постановка проблемы).
4. Изучение нового материала.
5. Выводы по работе.
6. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент.

Учитель: Здравствуйте, ребята!

Для того чтобы быть во всеоружии к изучению нового материала, выполним задания, которые активизируют вашу мыслительную деятельность.

2. Актуализация знаний.

Данную тему мы изучали в 9 классе. Кто может ответить на вопросы:

Что такое атом?

Учащиеся: Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Учитель: Из каких частиц состоит атомное ядро?

Учащиеся: Из протонов и нейтронов.

Учитель: Приблизительно 90% из 2500 ядер изотопов, известных на данный момент, нестабильны. Говорят, что такие изотопы радиоактивны. Дайте определение радиоактивности и назовите виды радиоактивных превращений.

Учащиеся: Радиоактивность – явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие с испусканием различных частиц.

Альфа – распад – это спонтанное превращение радиоактивного ядра в новое ядро с испусканием α – частицы.

Бета (минус) – распад – спонтанное превращение радиоактивного ядра в новое ядро с испусканием электрона и антинейтрино.

3. Мотивация (постановка проблемы).

Как вы уже сказали, что атомное ядро состоит из элементарных ядерных частиц протонов и нейтронов. Каким же образом, в результате ядерной реакции появляется электрон?

Учащиеся выдвигают свои гипотезы. Если необходимо учитель напоминает, что при превращениях ядер должен выполняться закон сохранения заряда.

4. Изучение нового материала.

В ядре существует баланс между числом протонов и числом нейтронов. Во всех стабильных ядрах (исключением является ) поле ядерного притяжения нейтронов компенсирует кулоновское отталкивание протонов.

Атомные ядра считаются устойчивыми, стабильными, только тогда, когда энергия связи нуклонов больше суммарной энергии связи нуклонов в продуктах распада.

Нестабильными радиоактивными являются тяжелые ядра с зарядовым числом Z > 83 или массовым числом A > 209, которые могут спонтанно превращаться.

При нарушении баланса кулоновского и сильного взаимодействия ядро обладает избыточной энергией, избавиться от нее может только, если перейдет в состояние с наименьшей энергией. Ядро, которое содержит переизбыток протонов, освобождается от этого избытка в результате альфа – распада.

Ядро, которое содержит избыточное число нейтронов, уменьшает их число в результате бета – распада.

В основе бета – распада лежит способность нейтронов превращаться в протоны. Масса свободного нейтрона больше массы свободных протона и электрона, вместе взятых, значит, полная энергия нейтрона больше энергии протона и электрона. Избыток энергии приводит к тому, что свободные нейтроны оказываются нестабильными, неустойчивыми частицами, способными превращаться в протон и электрон.

При одинаковых энергиях нейтрона и протона энергии электронов, которые рождаются при распаде, оказались разными, что противоречит закону сохранения энергии. Паули предположил, что при таком распаде, кроме электрона, возникает еще одна частица. Заряд и масса этой части равны нулю. По предложению Ферми эту частицу назвали нейтрино.

Ребята, кто может теперь ответить каким же образом, в результате ядерной реакции появляется электрон?

Учащиеся: Решением данной проблемы является то, что нейтрон может переходить в протон. В процессе бета распада один из нейтронов превращается в протон. При этом вследствие закона сохранения электрического заряда образуется электрон. То есть в этом случае из ядра выбрасывается бета-частица, т. е. электрон и антинейтрино.

Учитель: Совершенно верно. Теперь для наглядности запишем эту реакцию.

 

Но следует знать и помнить, что электрон и антинейтрино не входят в состав ядра атома, а рождаются в процессе бета – распада.

Гамма лучи, представляют собой квант электромагнитного излучения, возникающего при переходе ядра из возбужденного в более низкие энергетические состояния.

Эти лучи имеют очень большую частоту и маленькую длину волны. Энергия гамма-квантов, возникающих при переходах между возбуждёнными состояниями ядер, не превышает нескольких десятков МэВ. Энергии гамма-квантов, наблюдающихся в космических лучах, могут превосходить сотни ГэВ.

-лучи, в отличие от -лучей и -лучей, не содержат заряженных частиц и поэтому не отклоняются электрическими и магнитными полями и характеризуются большей проникающей способностью при равных энергиях и прочих равных условиях. Гамма-кванты вызывают ионизацию атомов вещества.

Существует естественная и искусственная радиоактивность. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, которая наблюдается у неустойчивых изотопов, существующих в природе.

Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, которые получаются искусственно при ядерных реакциях.

Давайте с вами заполним сравнительную таблицу.

Вопросы для сравнения	Альфа-излучение	Бета-излучение	Гамма-излучение
Природа (что это такое?)	Потоки ядер гелия	Поток электронов	Поток фотонов или гамма-квантов
Действие электрического и магнитного полей	Отклоняются от прямолинейного направления	Отклоняются от прямолинейного направления	Не отклоняются, распространяясь прямолинейно и равномерно во все стороны от источника
Проникающая способность	Малая способность (например, поглощаются слоем алюминия толщиной примерно 0,05 мм.)	Способность гораздо больше, (поглощается слоем алюминия толщиной примерно 2 мм), чем у альфа частиц.	Очень большая способность (например, проходит через слой свинца толщиной 5 см).
Скорость частиц	От 14 000 до 20 000 км/с.	Около 160 000 км/с.	Скорость света 300 000 км/с.

 

5. Выводы

Учитель: Мы подошли к концу урока, теперь посмотрим, кто с самого начала шаг за шагом искал пути решения поставленных мною задач. Какова была наша первая проблема, решение которой мы в начале урока не могли найти?

Учащиеся: В чем причина радиоактивного распада?

Учитель: Так в чем же причина?

Учащиеся: Причиной радиоактивного распада является нарушение баланса между числом протонов Z в ядре и числом нейтронов N в ядре. Во всех стабильных ядрах (за исключением  ) Z ≤ N (Z/N ≤ 1) поле ядерного притяжения нейтронов компенсирует кулоновское отталкивание протонов.

Учитель: Совершенно верно. При бета – распаде, какие частицы рождаются?

Учащиеся: Электрон и антинейтрино.

Учитель: Молодцы ребята. Мы разобрались в данном материале. Спасибо за урок.

6. Домашнее задание: подготовиться к решению задач, §83,вопросы после параграфа.

Цели и задачи использования ЦОР при изучении темы «Радиоактивность»

Данный цифровой образовательный ресурс предназначен для учащихся в школе в качестве тренировочного контроля знаний. Пособие включают теорию и нацелено на проверку глубины усвоения знаний и систематизацию, обобщение материала, отработку специальных умений применения знаний и формирование навыков решения разных классов задач.

Цели использования ЦОР при изучении темы «Радиоактивность»:

• повышение эффективности преподавания в условиях информатизации системы образования,
• индивидуализация обучения, формирование прочных знаний, полученных в процессе собственной деятельности и связанных с выработкой навыков практической деятельности,
• формирование у учащихся знаний о радиоактивности и умений применять знания к решению практических задач;
• развитие у учащихся научного мировоззрения, исследовательских умений; их мышления и способностей; информационной компетентности.

Задачи применения ЦОР:

·формирование умений самостоятельно получать и анализировать учебную информацию из различных источников, в т.ч. ЦОР;

·формирование умений участвовать в групповой работе, терпимость к мнению окружающих, готовность к сотрудничеству, умение находить и использовать преимущества каждого члена команды для достижения общей цели.

·стимулирование самообразовательной деятельности школьников в освоении инновационных подходов к обучению физики в школе средствами ЦОР.

·формирование умений анализировать решение и проверку правильности решения задач по радиоактивности с использованием ЦОР;

·осуществление комплекса действий по формированию у школьников средствами ЦОР физических понятий по теме "Радиоактивность";

Задание для выполнения самостоятельной работы с использованием ЦОР по теме "Радиоактивность"

Работа ведется в группах по 2 человека. Для выполнения задания каждая из них получает от преподавателя указания, содержащие название ЦОР, с которым группа будет работать, и общий регламент работы.

Ознакомьтесь с теоретическим и справочным материалом ЦОР.

Время выполнения задания 20 минут.

Алгоритм выполнения задания:

·Запустите программу «Радиоактивность»

·Выберите гиперссылку на тему «Радиоактивность».

·Прочтите теоретический материал по данной теме.

·Выберите гиперссылку «тренировочная проверка знаний», выполните тест.

·Сделайте вывод о необходимости дальнейшей самостоятельной работы с содержательной частью материала по физике.

·Если необходимо перейдите по гиперссылке на вкладку «Радиоактивность»

·Выберите гиперссылку «тест для самостоятельного прохождения», выполните тест.

·Получите результаты.

Заключение

Использование технологии проблемного обучения дает возможность научить учащихся размышлять логично, научно, творчески, способствует переходу познаний в убеждения; порождает у них глубочайшие интеллектуальные чувства, в том числе чувства удовлетворения и уверенности в своих способностях; создает заинтересованность в научном познании. Выяснено, что самостоятельно “открытые” истины, закономерности не так легко забываются, а в случае забывания их быстрее можно возобновить.

Постановка перед обучающимися проблемных ситуаций, приводит к тому, что учащийся не отступает перед трудностями, а старается их решить. Ведь проблема – это всегда препятствие. Преодоление преград – движение, незаменимый спутник развития.

В наших руках имеется инструмент для конструирования процесса обучения, при котором каждый ученик не просто усваивал бы поток информации, полученный от преподавателя, а научился самостоятельно хотеть обучаться, обнаруживать верные решения поставленных проблемных задач.

 

Список литературы:

1. И.А.Крутова, М.А. Фисенко Организация познавательной деятельности учащихся на уроках физики. 2007.
2. С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учеб. пособие для студ. высш.пед. учеб. заведений; М.: «Академия», 2000. - 368 с.
3. Л.В Загрекова Теория и технология обучения. Учеб. пособие для студентов пед. вузов. М.: Высш. шк., 2004.- 157 с.
4. В.А. Сластенин Дидактика под ред. М.: Академия, 2004. - 368 с.
5. Г.А. Атанов, Деятельностный подход в обучении — Донецк: ЕАИ-пресс, 2001. 158 с.
6. Р.И. Малафеев «Проблемное обучение физике в средней школе».- М.: Просвещение, 1980.
7. В.И. Кирюкова Проблемное обучение как метод активизации познавательной деятельности учащихся// Физика, №20.- 2006.
8. Л. А. Кирик, Л. Э. Генденштейн, Ю. И. Дик. Физика. 11 класс: Методические материалы для учителя. М.: Илекса, 2005. 400 с.
9. Л. Э. Генденштейн, Ю. И. Дик. Физика. 11кл. М.: Илекса, 2007. 319с.

1. file0.doc.. 85,5 КБ
2. file1.ppt.zip.. 5,2 МБ

Опубликовано: 26.11.2022