Методические особенности решения задач по тексту физического содержания в ГИА по физике

В настоящее время большое внимание уделяется  компетентностному подходу в образовании.  Этот подход в образовании рассматривается в настоящее время как способ построения новой образовательной парадигмы. Наиболее полно он нашёл отражение в разработках, посвящённых высшему профессиональному образованию, – стандарты третьего поколения для высшей школы сформулированы в терминах компетенций. Именно в этой сфере страны, стремящиеся построить систему высшего образования по Болонскому типу, рассматривают компетентности как основные критерии подготовленности будущего специалиста к современным быстро изменяющимся условиям труда [1]

Опираясь на публикации об особенностях компетентностного подхода в общем образовании, можно говорить о том, что эффективность обучения в этом случае определяется не столько полнотой и систематичностью знаний, сколько способностью оперировать имеющимся запасом предметных знаний в новых ситуациях, в том числе и при решении постоянно возникающих проблем. Компетентность не противопоставляется знаниям или умениям, она включает их в себя, но путём не простого суммирования, а свободного использования наиболее эффективного для каждой конкретной ситуации набора из имеющихся в арсенале учащегося.

Ключевые компетентности, которые являлись бы приоритетными для российского школьного образования и которые могли бы стать ориентиром в изменении содержания и методики преподавания отдельных предметов, пока не сформулированы. Различные подходы существуют и к выделению оснований для классификации компетенций учащихся. Так, А. В. Хуторской предлагает трёхуровневую иерархию компетенций школьников:

– ключевые компетенции, которые относятся к общему (метапредметному) содержанию образования;

– общепредметные компетенции, которые относятся к определённому кругу учебных предметов и образовательных областей;

– предметные компетенции – частные по отношению к двум предыдущим компетенциям, имеющие конкретное описание и возможность формирования в рамках учебных предметов.

При этом общепредметные компетенции должны обладать свойством переноса в другие предметы или образовательные области, а предметные компетенции – связаны со способностью учащихся привлекать для решения проблем знания, умения, навыки, формулируемые в рамках конкретного предмета.

Установка на формирование тех или иных компетентностей предполагает изменения во всех составляющих образовательного процесса – целях, содержании, технологиях и оценке результатов

В физике для оценки результатов компетентностного подхода можно опираться на результаы международного исследования обученности школьниковPISA**, которое является и основным ориентиром для конструирования компетентностно-ориентированных заданий.

В рамках PISA проводилась проверка грамотности чтения, математической и естественно-научной грамотности. Для учителей естественно-научного цикла было удивительным узнать, что задания, которые мы бы отнесли (по содержанию предлагавшихся в них текстов) к естествознанию, были направлены на проверку грамотности чтения. Задания на общую ориентацию в содержании текста и понимание его целостного смысла, выявление информации, интерпретации текста, рефлексии на содержание текста и на его форму составлялись из научно-популярных текстов (например, о клонировании, иммунизации против гриппа, анализе ДНК на службе полиции и т.п.). С точки зрения нашей методики эти умения относятся к общеучебным, мы считаем, что естественно-научные предметы лишь используют и развивают те умения, которые должны формироваться на уроках русского языка и литературы. Однако, понимая реалии нашей школы и традиции методики предметов гуманитарного цикла, вряд ли можно надеяться, что учить ориентироваться в научно-популярных текстах и понимать содержащуюся в них информацию будут на уроках русского языка. Эта задача дополнительным бременем ложится на всё уменьшающееся учебное время естественно-научных предметов, но при любых условиях должна найти своё отражение как в методике преподавания, так и в КИМах.

Естественно-научная грамотность в рамках международного исследования PISA характеризуется четырьмя составляющими:

– контекст (личностный, социальный, глобальный), т.е. те жизненные ситуации, которые можно рассматривать с точки зрения науки;

– знаниевый компонент, в который входят знания об окружающем мире и знания о естественных науках;

– компетентностный компонент, под которым понимают умения применять имеющиеся научные знания к жизненным ситуациям;

– эффективный компонент, который оценивает интерес и любознательность к естественным наукам.

Настоящей «изюминкой» заданий PISA является первая составляющая – контекст, т.е. жизненная ситуация, в которой учащемуся и предлагается применить свои предметные знания и умения. Именно ситуация, описание которой не выхолощено и не освобождено от информационного шума, как это принято в наших учебниках, и обеспечивает «применение знаний и умений в новой ситуации».

Вторая и третья из перечисленных выше составляющих – это те самые привычные нам знания и умения, которым мы обучаем и которые формируем. Хотя и здесь есть существенное отличие. Ниже перечислены умения, которые проверяются в заданиях международного исследования:

– распознавать вопросы, идеи или проблемы, которые могут быть исследованы научными методами;

– выделять информацию (объекты, факты, экспериментальные данные и др.), необходимую для нахождения доказательств или подтверждения выводов при проведении научного исследования;

– делать вывод (заключение) или оценивать уже сделанный вывод с учётом предложенной ситуации;

– демонстрировать коммуникативные умения: аргументированно, чётко и ясно формулировать выводы, доказательства и др.;

– демонстрировать знание и понимание естест­венно-научных понятий.

Видно, что лишь одно из умений – последнее – проверяет «знаниевую компоненту», да и то в непривычном виде – необходимо «дать объяснение, прогноз или дополнительную информацию, основанные на понимании естественно-научных понятий или дополнительной информации, не имеющейся в задании». Остальные же относятся к тем умениям, которые у нас называют обычно исследовательскими или методологическими. Таким образом, проверка естественнонаучной грамотности направлена в первую очередь на оценку двух основных составляющих:

– исследовательских умений, т.е. тех умений, которые отражают понимание учащимися способов функционирования науки и её роли в современном мире;

– естественно-научных знаний, но здесь в силу обязательного использования «жизненного» контекста упор делается не на традиционные учебные алгоритмы действий, а на свободное использование минимальных знаний в максимально различных ситуациях, т.е. на свободное оперирование полученными знаниями в новых ситуациях.

Требования к компетентностно-ориентированным заданиям

Каждый отдельный вопрос, как и при традиционном подходе, проверяет достаточно чёткий и ограниченный круг знаний и умений. Попытаться же оценить степень предметной компетентности учащихся можно лишь на основании каких-то интегральных характеристик по результатам выполнения достаточно большого числа заданий такого рода.

Компетентностно-ориентированные задания характеризуют по следующим составляющим:

• Контекст. «Жизненность» тематики является основной отличительной чертой компетентностно-ориентированных заданий. Это главный «камень преткновения» на пути их разработки и главное основание оценки на предметную компетентность. Содержание предмета «Физика» определяет возможный круг жизненных ситуаций и характер проблем, в рамках которых возможно формулирование компетентностно-ориентированных заданий. К ним можно отнести:

– познание и объяснение явлений и процессов окружающей действительности, поддающихся объяснению при помощи физических моделей;

– знакомство с современными научными исследованиями, расширяющими представления об окружающем мире и ведущие к изменению качества жизни;

– освоение и использование современной техники и технологий; выполнение роли грамотного потребителя, обеспечение безопасного образа жизни (в рамках использования этой техники и различных технологий);

• Содержательная принадлежность. Имеется в виду тематическая принадлежность к тому или иному разделу школьного курса физики (механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, квантовая физика, элементы астрофизики), понятийного аппарата, который используется при формулировке заданий, и необходимого для их выполнения;

• Деятельностная компонента. Рассматриваются виды деятельности, на проверку которых направлено задание. Следует отметить, что комплексный характер компетентностно-ориентированного задания, как правило, требует использования с процессе его выполнения сразу нескольких видов деятельности, относящихся к различным из перечисленных ниже групп:

– Предметные умения. Использовать понятийный аппарат школьного курса физики для объяснения явлений и процессов окружающей действительности, подбирать адекватную физическую модель для описанного явления, выстраивать собственный алгоритм решения задачи (проблемы), применять при необходимости количественные расчёты с использованием соответствующих формул и законов, применять простейшие оценочные процедуры; решать проблемы (создание собственного алгоритма действий в ситуации множественного выбора с учётом различных ограничивающих условий);

– Умения работать с информацией физического содержания. Выделять главную мысль текста или его частей, понимать смысл использованных в тексте физических терминов (понятий, явлений, законов и т.п.); выделять явно заданную в тексте информацию (отвечать на прямые вопросы к содержанию текста); отвечать на вопросы, требующие использования информации из текста в другой ситуации); переводить информацию из одной знаковой системы в другую (текст, таблица, график, диаграмма, рисунок); сравнивать, классифицировать описанные в тексте объекты; критически оценивать содержание информации, предлагать способы оценки её достоверности;

– Исследовательские (или методологические) умения. Различать вопросы, проблемы, которые могут быть решены научными методами, формулировать (различать) цели проведения (гипотезу) описанного опыта или наблюдения; предлагать (выбирать) порядок проведения опыта или наблюдения в зависимости от поставленной цели; выбирать измерительные приборы и оборудование (по рисункам и фотографиям) для проведения исследования; понимать приблизительный характер измерений, оценивать абсолютные погрешности прямых измерений; понимать результаты исследований, представленные в виде таблицы, графика; делать выводы (анализировать, объяснять результаты на основе известных физических явлений, законов, теорий) из описанных опытов или наблюдений.

В связи с необходимостью компетентностного подхода появились ряд задач:

Задания с недостающими данными

Задания на понимание отдельных элементов научного исследования

Задания на оптимальный поиск информации

Задания на основе текстов физического содержания, это задачи встретились впервые на ГИА 2012

Содержание текстов конструируется на материале, выходящем за рамки программы средней школы по физике. Основная цель – понимание информации физического содержания и применение вновь полученной информации с учётом имеющегося запаса знаний. Используются тексты объёмом не менее 200 слов. В тексте должны содержаться один-два неизвестных учащимся термина, значение которых имеется в тексте в неявном виде. По возможности рекомендуется использовать различные способы представления информации – графики, таблицы, диаграммы. По каждому тексту предлагается не менее трёх заданий разного уровня сложности (базового и повышенного).

• Пример [2]

Прочитайте текст и выполните задания 1–5.

Микроволновая печь. В микроволновых (СВЧ) печах продукты нагреваются как бы изнутри, поглощая энергию электромагнитных волн сверхвысокой частоты. В бытовых микроволновых печах частота достигает 2450 МГц, а излучение создаётся особым электронным устройством – магнетроном – и отражается металлическими стенками печи.

СВЧ-излучение мгновенно проникает в глубь продукта, возбуждает молекулы воды, и за счёт этого продукт нагревается вплоть до температуры кипения воды.

При готовке с использованием СВЧ-излучения посуда должна быть из диэлектрических материалов: жаропрочного стекла, обычного фарфора и керамики, но без рисунков и ободков, наносимых металлсодержащими красками. Металл в краске может вызывать электрические разряды. Вся посуда должна предусматривать выход для пара.

От вредного воздействия СВЧ-излучения хозяек защищает металлический кожух и конструктивные ловушки по периметру дверцы. При включении магнетрона дверца блокируется, чтобы её нельзя было открыть. При открывании дверцы, повышении температуры стенки камеры или кожуха печи специальные датчики мгновенно отключают магнетрон.

Задание 1. Какое из приведённых ниже значений наиболее вероятно соответствует длине волны излучения, используемого в бытовых микроволновых печах?

1) 1,22 м; 2) 12,2 см; 3) 8,2 м; 4) 8,2 см.

Задание 2. Миша решил впервые воспользоваться микроволновой печью и разогреть себе борщ на обед. Какую посуду он может для этого использовать?

Стеклянная банка с герметичной крышкой

Да /Нет

Открытый пластмассовый контейнер

Да /Нет

Алюминиевая кастрюля

Да /Нет

Фарфоровая тарелка

Да /Нет

Задание 3. Миша нечаянно уронил на дверцу СВЧ-печи тяжёлую кастрюлю, и дверца немного погнулась. Миша решил проверить безопасность микроволновки при помощи специального детектора СВЧ-излучений. В детекторе антенна, регистрирующая излучение, находится в корпусе. Из каких материалов может быть сделан корпус детектора?

1) Медный или стальной лист;

2) пластмасса или фарфор;

3) резина с медной сеткой;

4) алюминиевая фольга.

Задание 4. Мишина мама решила купить новую микроволновку, причём такую, чтобы можно было печь румяные пирожки и быстро размораживать продукты. Ниже приведены характеристики четырёх микроволновых печей одного ценового диапазона. Какую из них вы посоветуете выбрать мишиной маме?

Микроволновая печь «Ням-ням»

Система трёхмерного распределения микроволн

Объём печи 23 л

СВЧ-мощность 800 Вт

Режим приготовления «Русский повар»

Авторазморозка

Блокировка от детей

Электронное управление

Антибактериальное покрытие

Микроволновая печь «Быстро-ням»

Микроволновый режим

Объём печи 23 л

СВЧ-мощность 850 Вт

Часы

Таймер на 99 минут

6 уровней мощности

4 режима  автоматического приготовления на пару

Режим «Кафетерий»

Микроволновая печь «Вкусно-ням»

Объём печи 18 л

Микроволновый режим

Кварцевый гриль

СВЧ-мощность 800 Вт

Мощность гриля 1000 Вт

Таймер на 30 минут

3 уровня мощности

Функция разморозки

Микроволновая печь «Ням-на-пару»

Сенсорная панель управления

Микроволновый режим

Объём печи 20 л

СВЧ-мощность 800 Вт

Пароварка

Таймер на 99 минут

6 уровней мощности

Разморозка

Задание 5. Миша обнаружил, что рассада помидоров развивается лучше (высота растений увеличивается) по мере удаления от неисправной СВЧ-печки.

Он запланировал поместить вокруг рассады металлическую сетку и повторить эксперимент. Какую из перечисленных ниже гипотез подтвердит запланированный эксперимент, если выяснится, что в новых условиях развитие рассады не зависит от расстояния до СВЧ-печки?

1) СВЧ-изучение, проникающее наружу, пагубно сказывается на развитии живых организмов;

2) в неисправной СВЧ-печке при работе образуются ядовитые вещества, которые отравляют живые организмы;

3) влияние СВЧ-излучения не зависит от расстояния до печки;

4) развитие растений зависит от расстояния до СВЧ-печки.

Метод подготовки учащихся к задачам нового типа на основе текстов

Сложность такого рода задач сводится к психологическому страху у ученика  при виде большого текста, но ничего сложного для решения не требуется; умение работать с текстом, апеллировать физическими терминами, хорошо знать формулы, понятия  и физические явления, правильно и грамотно аргументировать свои мысли. Но ученик теряется при длительном чтении, отключается внимание от восприятия задачи и это приводит в лучшем случае к потере времени на решение, а в худшем потеря баллов на этой и последующих задачах. Так как эти задачи необходимы, то наша задача подготовить учащихся к задачам на основе текстов.

Методика решения задач нового типа:

1 Вдумчиво и внимательно прочесть каждый абзац и подчеркнуть главную мысль в нем. Если сложно выделить главную мысль, то подчеркнуть подлежащие, сказуемые и физические термины, встреченные в тексте.

2.Просмотреть проработанный текс и провести анализ, используя прежде всего общие закономерности, известные учащимся по данной теме

3. Прочесть первый  вопрос к тексту, в вопросе подчеркнуть подлежащее, сказуемое и физический термин.

4. Найти в тексте тот абзац, в котором встретились слова из вопроса.

5. Вдумчиво прочесть еще раз необходимый абзац и дать ответ. Зачастую необходимо подумать об описанном процессе и логически сопоставить со своими знаниями для получения ответа или вспомнить формулы из данного раздела физики и поросчитать.

6. Перейти к следующему вопросу.

Научить решать такие задачи необходимо уже с 7 класса. Самое главное – научить ребенка самостоятельно извлекать необходимую информацию, т.е. научить учиться. Именно это мы и делаем во время работы с текстом. Ученик получает определенные умения и навыки:

1.умение ориентироваться в тексте;

2. находить нужный материал;

3. обращать внимание на логическое изложение материала;

4. строить последовательность своего ответа;

5. приводить аргументы, необходимые в ответе;

6. умение делать заключения и выводы.

В 7 классе при первом знакомстве с книгой нужно обратить внимание  на материал для дополнительного чтения. Во время урока, при изучении нового материала обращать внимание на самостоятельное чтение некоторых абзацев из учебника и выделения главной мысли, заключенной в нем. На уроке выписывать из этого куска подлежащие, сказуемые и физические термины, встреченные в тексте. При выдаче домашнего задания дополнительно к параграфу дать раздел из дополнительного чтения, указав, что вас будет интересовать главная мысль из него и новые термины. Это задание выполняется в тетради, т.е. выписывают главные мысли и термины.  На следующим уроке во время проверки домашнего задания учитель заслушивает, выписанные учениками термины и главные мысли текста. После чего задает несколько заранее подготовленных вопросов, которые относятся к тексту, среди этих вопросов есть простые (по тексту) и вопросы на которые можно ответить подумав логически и основываясь на знания окружающего мира.

 Это вопросы, косвенно относящиеся к тексту очень  важны,  мы готовим ребят к олимпиадным задачам, решаем качественные и самое главное проверяем у учеников компетентностноый подхода в обучении физики.

Пример: отрывка из урока в 7 классе по теме: «Вес тела, единицы силы, связь между силой тяжести и массой тела»

После объяснения нового материала:

Обратимся к книге: посмотрите на стр 62 один из учеников читает в слух параграф 27, а остальные учащиеся  с помощью карандаша помечают подлежащие, сказуемое и физические термины.