Применение модульно-компетентностного обучения на уроках физики

Автор: Никифорова Эльвира Лазаревна

Организация: ГБПОУ РМЭ «КИиП»

Населенный пункт: Республика Марий Эл, г. Козьмодемьянск

ПРИМЕНЕНИЕ МОДУЛЬНО-КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ОБУЧЕНИЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

ВВЕДЕНИЕ

Модульная программа «Основы молекулярной физики и термодинамики» соответствует разделу «Основы молекулярной физики и термодинамики» общеобразовательной профильной учебной дисциплины «Физика» для специальностей технического профиля в учреждениях среднего профессионального образования и отражает требования стандарта среднего общего образования по физике. Основу данной программы составляет содержание, согласованное с требованиями федерального компонента стандарта среднего общего образования базового уровня, изложенное в Примерной для профессий начального профессионального образования и специальностей среднего профессионального образования (автор Пентин А.Ю., кандидат физико-математических наук, 2008 год).

Основные задачи изучения раздела «Основы молекулярной физики и термодинамики» дисциплины «Физика»:

• освоение знаний о строении вещества и принципах, лежащих в основе современной физической картины мира; методах научного познания природы;
• овладение умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, применять полученные знания для объяснения разнообразных физических явлений; практического использования физических знаний; оценивать достоверность естественно-научной информации;
• развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний и умений по физике с использованием различных источников информации и современных информационных технологий;
• воспитание убежденности в возможности познания законов природы; необходимости сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента при обсуждении проблем естественнонаучного содержания;
• использование приобретенных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни, обеспечения безопасности собственной жизни, рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Модульная программа «Основы молекулярной физики и термодинамики» позволит обучающимся использовать изучаемые законы при решении задач и в профессиональной деятельности.

Структура модуля содержит 3 результата деятельности:

1. Сравнивать структуру веществ, находящихся в различных состояниях.

2. Использовать уравнения газовых законов при решении задач.

3. Объяснять законы термодинамики.

Предполагаемая продолжительность модуля - 21 час.

При изучении модульной программы используются учебники и задачник:

1. Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. - Москва: Академия, 2015. - 446 с.
2. Касьянов В. А Физика. 10 класс. Базовый уровень. - Москва: Дрофа, 2013. - 282 с.
3. Рымкевич А. В. Сборник задач по физике. Задачник. Москва: Просвещение, 2015. - 196с.

В ходе изучения модуля применяются различные методы обучения:

- самостоятельная работа с учебным материалом,

- работа в малых группах,

- анализ конкретных ситуаций,

- частично-поисковый.

Наряду с аудиторной формой проведения учебных занятий проводится внеаудиторная самостоятельная работа.

Для оценки компетентности применяются практикумы по решению задач (по результатам 1, 2, 3). Обучающийся, не выполнивший требований к доказательствам по каким-либо результатам, повторно письменно или устно подтверждает свою компетентность и достигнутые результаты по критериям, включая все классы уровней.

Модульная программа может использоваться при подготовке специалистов технического профиля, а также для подготовки к экзамену по физике.

Преимущества использования технологии модульно-компетентностного обучения при изучении раздела «Основы молекулярной физики и термодинамики»:

1. уменьшаются стрессовые нагрузки обучающихся как в ходе занятий, так и во время промежуточных аттестаций,
2. усиливается процесс мотивации к обучению и самостоятельной учебной деятельности,
3. создаются условия для индивидуального обучения,
4. создаются условия для развития коммуникативных навыков и навыков общения обучающихся, тесного контакта с преподавателем через индивидуальный подход.

Данное учебное пособие включает в себя модульную программу «Основы молекулярной физики и термодинамики», планы-конспекты уроков, в том числе теоретических уроков, уроков-практикумов, материалы оценки компетентности по результатам деятельности. В качестве приложения приведены сводно-тематический план модульной программы и дневник урока. Эти материалы в совокупности составляют учебно-методический комплекс технологии модульно-компетентностного обучения и могут использоваться преподавателями физики в учреждениях среднего профессионального образования при подготовке и проведении учебных занятий.

 

 

1 МОДУЛЬНАЯ ПРОГРАММА «ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ»

 

Модуль 1. Основы молекулярной физики и термодинамики

Общая характеристика: по завершении изучения этой программы обучающийся будет способен решать задачи раздела «Основы молекулярной физики и термодинамики», объяснять изменения, происходящие в окружающем мире, используя газовые законы и законы термодинамики.

Продолжительность: 21 час.

Требования к допуску:

- Возраст не моложе 15 лет.

- Основное общее образование.

- Владение основами физики.

Результаты деятельности:

1. Сравнивать структуру веществ, находящихся в различных состояниях.
2. Использовать уравнения газовых законов при решении задач.
3. Объяснять законы термодинамики.

Результат деятельности 1. Сравнивать структуру веществ, находящихся в различных состояниях.

Критерии оценки деятельности

1. Структура вещества описана верно.
2. Основные положения молекулярно-кинетической теории идеального газа объяснены.
3. Формулы основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов использованы верно.

Уровни компетентности

Уровни для этого результата полностью охвачены в критериях оценки деятельности.

Требования к доказательствам

Требуется практическое подтверждение способности обучающихся сравнивать состояния веществ, находящихся в различных состояниях.

Достаточно двух доказательств подтверждения компетентности каждым обучающимся.

Результат деятельности 2. Использовать уравнения газовых законов при решении задач.

Критерии оценки деятельности:

1. Температура рассмотрена как величина, отражающая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.
2. Уравнения и законы применены при решении задач.

Уровни компетентности

Уровни для этого результата полностью охвачены в критериях оценки деятельности.

Требования к доказательствам

Требуется практическое подтверждение способности обучающихся применять уравнения газовых законов для объяснения процессов и решения задач.

Достаточно 2-х доказательств подтверждения компетентности каждым обучающимся.

Результат деятельности 3. Объяснять законы термодинамики.

Критерии оценки деятельности:

1. Причины, приводящие к изменению внутренней энергии, названы верно.
2. Необратимость процессов, происходящих в тепловых двигателях, верно объяснена.

Уровни компетентности

Уровни для этого результата полностью охвачены в критериях оценки деятельности.

Требования к доказательствам

• или устное подтверждение способности обучающихся объяснять законы термодинамики.

Достаточно 2-х доказательств подтверждения компетентности каждым обучающимся.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ПЛАНЫ-КОНСПЕКТЫ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ

ПО МОДУЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ «ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ»

 

2.1 ПЛАНЫ-КОНСПЕКТЫ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТУ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 1

План-конспект учебного занятия №1

Тема «Структура вещества»

Цель занятия: сформировать понятие структуры вещества.

Задачи:

образовательная:

- сформировать представление об агрегатных состояниях и структуре вещества.

развивающие:

- развивать умение извлекать и обрабатывать информацию;

- развивать умение оценивать результаты деятельности.

воспитательная:

- способствовать формированию ответственного отношения к обучению.

Тип учебного занятия: изучение нового материала.

Методы

обучения: диалогический, алгоритмический

преподавания: объяснительный, побуждающий,

учения: частично-поисковый, решение индивидуальных и фронтальных заданий

воспитания: беседа, пример, поощрение.

Средства обучения:

дидактические:

- раздаточный материал, презентация;

технические:

- проектор, компьютер.

 

 

Тема учебного занятия: Структура вещества

Ход учебного занятия №1

1 Организационно-мотивационный этап. (7 мин)

1.1 Мотивация.

1.2 Предварительное определение уровня знаний (лист с заданием 1.1).

2 Организация самостоятельной работы обучающихся по вопросам темы учебного занятия (учебный материал 1, закрепляющий материал – лист с заданием 1.2). (25 мин)

2.1 Структура и свойства газов, жидкостей, твердых веществ.

2.2 Строение атома.

3 Подведение итогов учебного занятия. (13 мин)

3.1 Проверка степени усвоения материала (лист с заданием 1.3).

3.2 Проверка средств обучения и деятельности педагога (заполнение дневника учебного занятия).

3.3 Домашнее задание. Составить план-схему исторического развития представлений о строении вещества.

 

 

Тема учебного занятия: Структура вещества

Лист с заданием 1.1

Предварительное определение уровня знаний

Ответьте на вопросы:

1. Каким будет общий объем получившейся жидкости, если смешать 100 мл воды с таким же объёмом воды?

Ответ: 200 мл.

2. Каким будет общий объем получившейся жидкости, если смешать 100 мл воды и 100 мл спирта?

Ответ: Объем меньший, чем 200 мл (~190 мл). Молекулы спирта в 2-3 раза крупнее воды, поэтому при смешивании частицы воды размещаются в промежутках между более крупными частицами спирта.

(Преподаватель не озвучивает ответ на второй вопрос)

Для того, чтобы ответить на второй вопрос на уроке мы рассмотрим 2 вопроса:

1. Структура и свойства газов, жидкостей, твердых веществ.
2. Строение атома.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема учебного занятия: Структура вещества

Мотивация

Прослушайте сказку о «жизни» молекул и ответьте на вопросы:

1. В каких агрегатных состояниях вещества побывала молекула?
2. В чем заключается различие между расположением молекул в тех состояниях вещества, в которых побывала молекула?

Сказка о «жизни» молекул

Как хорошо спокойно лететь, не меняя скорости: никто тебя не притягивает, никто тебя не отталкивает. Тут гораздо лучше, чем в стакане с водой, где все мы набиты, как сельди в бочке!",- так думала молекула воды, испарившаяся с поверхности воды, налитой в стакан. Но ее прекрасное настроение быстро начало портится, потому что совершенно неожиданно с разных сторон стали налетать и толкать ее другие молекулы: кислорода, азота, углекислого газа, даже другие молекулы воды не жалели подругу. После каждого удара наша героиня изменяла свою скорость, а один раз ей даже пришлось сильно удариться о стенку родного стакана. Это ей очень не понравилось, хотя она и отскочила от этой стенки с прежней по величине скоростью. Поэтому, когда после очередного удара, она вновь оказалась на поверхности воды и ее притянули к себе соседи-молекулы она подумала: "В гостях хорошо, а дома лучше!"

(Львовский Марк Бениаминович)

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема учебного занятия: Структура вещества

Учебный материал 1

Структура вещества

1. Структура и свойства газов, жидкостей, твердых веществ

Все вещества состоят из молекул, а молекулы из атомов. Наименьшая частица вещества, которая еще сохраняет его свойства, называется молекулой. Молекула — это комбинация двух или более атомов. Примеры: молекула углекислого газа СО₂, кислорода О₂.

Атом — это наименьшая частица элемента, которая сохраняет характеристики элемента. Примеры: атом водорода Н, кислорода О, урана U.

Физические свойства веществ, находящихся в трех агрегатных состояниях:

1. Газы не сохраняют объём и легко сжимаются, потому что расстояние между молекулами велико, силы притяжения слабые, поэтому молекулы легко удаляются друг от друга и также легко сближаются. Когда расстояние между молекулами газа уменьшится на столько, что начинают резко возрастать силы отталкивания – сжатие прекращается. Газы не имеют формы и заполняют весь предоставленный объем, потому что молекулы свободно движутся и слабо притягиваются.
2. Жидкости сохраняют объем, потому что взаимодействие между молекулами велико, следовательно, они не способны “отрываться” друг от друга.

Жидкости не имеют своей формы и текучи, потому что молекулы жидкости подвижны, они способны перескакивать с места на место несколько миллиардов раз в секунду.

3. Твердые тела сохраняют свою форму. Твердые тела сохраняют свой объём, потому что взаимодействие между молекулами твердого тела огромное, они не могут отрываться друг от друга.

Расстояние между атомами, из которых состоит одна молекула, достигает величины равной нескольким диаметрам, поэтому при смешивании веществ с разными размерами молекул молекулы более мелкого размера могут разместиться между крупными молекулами. Общий объем смешанного вещества может быть меньше первоначального.

2. Строение атома

Атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны сгруппированы в центре атома и образуют ядро. Протоны заряжены положительно, а нейтроны не имеют электрического заряда. Электроны расположены на оболочках на различных расстояниях от ядра. Количество электронов в атоме и протонов в ядре атома равняется порядковому номеру элемента

Для определения числа нейтронов в ядре необходимо из общего числа протонов и нейтронов (т.е. масса атома округленная до целого числа) вычесть число протонов.

Пример: Определим число протонов, нейтронов и электронов у лития. Литий в таблице Менделеева имеет порядковый номер 3, следовательно, у него 3 электрона и 3 протона.

Общее число протонов и нейтронов в ядре атома равно 7 (если массу атома лития, равную 6.939 округлить до целого числа, то получим значение равное 7), число протонов у лития равно 3 (т. к. порядковый номер Li - 3 в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева). Следовательно, число нейтронов равно 7-3 = 4.

Таблица 1 – Распределение электронов по орбитам атома

Обозначения оболочек	Общее количество электронов
Первая K	2
Вторая L	8
Третья M	18
Четвертая N	32
Пятая O	32
Шестая P	14
Седьмая Q	2

Электроны вращаются вокруг ядра по замкнутым орбитам. Максимальное количество электронов, которое может разместиться на каждой оболочке, показано в таблице 1.

В качестве примера рассмотрим строение атома алюминия, имеющего порядковый номер 13 в таблице Менделеева и атомную массу 27 (рис. 1).

 

Рисунок 1- Атом алюминия

Ядро атома алюминия содержит 13 протонов и 14 нейтронов (13 + 14 = 27). Тринадцать электронов атома алюминия размещены на трех электрон­ных оболочках: на оболочке К — 2 электрона, на оболочке L — 8 электронов и на наиболее удаленной от ядра внешней оболочке М — 3 электрона.

Превращение атома в ион

Чем дальше от ядра внешняя оболочка, тем меньшее притяжение со стороны ядра испытывает каждый валентный, находящийся на внешней орбите, электрон.

Если эти электроны получат достаточно энергии от внешних сил, то они могут покинуть атом и стать свободными электронами, произвольно пе­ремещаясь от атома к атому.

Если атом теряет электроны, то он становится положительно заряженным (так как положительно заряженных протонов больше, чем отрицательных электронов) ионом. Ион – это атом, потерявший или принявший электрон.

Если атом принимает электроны, то он становится отрицательным ионом.

 

 

Тема учебного занятия: Структура вещества

Лист с заданием 1.2

Закрепляющий материал

Выполните задания:

1. Ответьте на вопрос: Из чего состоят вещества?
2. Выпишите в тетрадь определение молекулы.
3. Выпишите определение атома.
4. Заполните таблицу «Свойства газов, жидкостей, твердых веществ», используя нижеприведенные выражения:

Таблица 2 - Свойства газов, жидкостей, твердых веществ

 

 

5 Ответьте на вопрос: Увеличится или уменьшится общий объем получившейся жидкости, если смешать воду и спирт, молекулы которого в 2-3 раза крупнее воды?

6. Из каких частиц состоит атом?
7. Определите число протонов, нейтронов и электронов в атоме лития.
8. Как распределены электроны по орбитам атома алюминия? Ответы занесите в таблицу.

Таблица 3 – Распределение электронов по орбитам в атоме Al

Al	K – первая орбита	L – вторая орбита	M – третья орбита
Число электронов

 

9. Ответьте на вопрос: Что происходит с атомом при его превращении в ион?

 

 

Тема учебного занятия: Структура вещества

Лист с заданием 1.3

Проверка степени усвоения материала

1. Нарисуйте атом углерода.
2. Заполните таблицу.

Таблица 4 – Характеристики кислорода и азота

Название химического элемента	Количество электронных оболочек	Число электронов	Число протонов	Число нейтронов
О - кислород
N - азот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Введение технологии модульно-компететнтностного обучения в учебный процесс требует серьезных изменений и в содержании образования, и в осуществлении учебного процесса, и в практике работы педагога.

Во-первых, целью обучения становится не процесс, а достижение обучающимися определенного результата. Содержание материала внутри предмета подбирается преподавателем под сформулированный результат. Меняются также и подходы к оценке - в процедуру оценивания включается рефлексия, сбор портфеля доказательств, наблюдение за деятельностью обучающихся.

Во-вторых, меняются формы и методы организации занятий - обучение приобретает деятельностный характер, акцент делается на обучение через практику, продуктивную работу обучающихся в малых группах, выстраивание индивидуальных учебных траекторий, использование междисциплинарных связей, развитие самостоятельности и личной ответственности за принятие решений.

Поэтому меняются и механизмы доставки знаний от преподавателя к обучающемуся: приоритетным становится свободный доступ к информационным ресурсам, самообучение.

Конечно, при этом не может остаться неизменной и квалификация преподавателя. Его роль изменяется от руководителя к помощнику. Он должен сам уметь общаться, ставить цели и мотивировать обучающихся достигать их, учить проводить анализ и самоанализ, т.е. демонстрировать свое собственное компетентное поведение. А так как компетентность подразумевает деятельность, то педагог сам должен уметь эту деятельность организовывать.

Надеемся, что данные методические рекомендации помогут преподавателям физики, применяющим технологию модульно-компетентностного обучения.

 

Список использованных источников:

 

1. Касьянов В. А. Физика. 10 класс. Базовый уровень. [Текст]: Учебник. - М.: Издательский центр "Академия", 2013. - 282 с.
2. Короткова Л.Н. Проектирование педагогической технологии модульно-компетентностного обучения [Текст]: Методическое пособие - Йошкар-Ола, 2009.- 111с.
3. Синдеев Ю. Г. Электротехника с основами электроники. [Текст]: Учебник. – Ростов-на-Дону: Изд-во «Феникс», 2004. - 384 с.

Электронные ресурсы:

1. Фестиваль открытых уроков «Первое сентября» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://festival.1september.ru, свободный. – Загл. с экрана.
2. Википедия. Интернет-энциклопедия [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org, свободный. – Загл. с экрана.

 

 

Приложение А

СВОДНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН МОДУЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ «ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ»

Таблица 5 – Сводно-тематический план модульной программы «Основы молекулярной физики и термодинамики»

№ мо-дуля	№ п/п	Резуль-таты	Критерии оценки деятельности	№	Тема учебного занятия	Кол-во часов	Вид оценки
Модуль 1 Основы молекулярной физики и термодинамики	Результат деятельности 1.	Сравнивать структуру веществ находящихся в различных состояниях	А) Структура вещества описана верно	1	Структура вещества	1
			В) Основные положения МКТ идеального газа объяснены	2	Основы молекулярно-кинетической теории	2
			С) Формулы основного уравнения МКТ газов, использованы верно	3	Основное уравнение МКТ газов	2
				4	Решение задач темы «Основное уравнение МКТ газов»	2
				5	Оценка компетентности по результату деятельности 1.	1	Практическая работа №1
	Результат деятельности 2.	Использовать уравнения газовых законов при решении задач	Температура рассмотрена как величина, отражающая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы	6	Температура	2
			В) Уравнения и законы применены при решении задач	7	Уравнение состояния идеального газа	2
				8	Решение задач темы «Уравнение состояния идеального газа»	1

 

Продолжение таблицы 5

				9	Оценка компетентности по результату деятельности 2.	1	Практическая работа №2
	Результат деятельности 3	Объяснять законы термодинамики	А) Причины, приводящие к изменению внутренней энергии, названы верно	10	Внутренняя энергия	2
			В) Процессы, происходящие в тепловых двигателях, даны в верной интерпретации	11	Тепловые двигатели	2
				12	Тепловые двигатели и проблемы охраны окружающей среды	2
				13	Оценка компетентности по результату деятельности 3	1	Контрольная работа №3
Итого						21

 

 

 

Приложение Б

ДНЕВНИК УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

 

Группа №	Дата	Тема

 

	да	нет	затрудняюсь ответить
На учебном занятии я работал
Материал мне понятен
Я внес свои предложения при групповой работе
Своей работой на занятии я доволен

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

Модульная программа «Основы молекулярной физики и термодинамики»

План-конспект учебного занятия по модульной программе «Основы молекулярной физики и термодинамики» по теме «Структура вещества».

Планы-конспекты учебных занятий по результату деятельности .

Заключение.

Список использованных источников.

Приложения

Приложение А. Сводно-тематический план модульной программы «Основы молекулярной физики и термодинамики»

Приложение Б. Дневник учебного занятия

 

 

АННОТАЦИЯ

Урок, построенный по технологии модульно-компетентностного обучения состоит из нескольких основных этапов: 1) актуализация опорных знаний (в данной разработке отсутствует, т. к. представлено первое занятие раздела); 2) предварительное определение уровня знаний; 3) мотивация; 4) изучение новой темы - выполнение заданий закрепляющего материала при помощи информации, содержащейся в учебном материале; 5) проверка степени усвоения материала (проводится без учебного материала). Данная технология применяется в работе с обучающимися старшей возрастной группы, так как применение технологии МКО требует навыков самостоятельной работы с учебным материалом.

Наиболее удобным форматом проведения четвертого этапа урока является такая последовательность: 1) озвучивание первого задания закрепляющего материала; 2) выделение определенного промежутка времени для его письменного самостоятельного выполнения; 3) просьба озвучить ответ одного из обучающихся; 4) обсуждение возникших вопросов; 5) переход к рассмотрению следующего задания. Кроме учебного занятия в работе представлена часть модульной программы «Основы молекулярной физики и термодинамики». Полная программа содержит все разработанные занятия данного раздела.

 

 

 

Опубликовано: 20.02.2018