Бахтина И.В. Обучение старшеклассников решению графических задач на уроках физики (из опыта работы)

Оригинал материала размещен в выпуске № 07 (21) https://f.almanah.su/21.pdf

Современная школа – это отражение процессов, происходящих в обществе. Каждый из нас осознает, что уровень прогресса в любой сфере деятельности определяется уровнем подготовки выпускников школ. И ЕГЭ, словно «лакмусовая бумажка», помогает определить этот уровень, а, следовательно, выступает и показателем профессионализма учителя. Введение этой формы аттестации «смещает акценты» в процессе обучения физике с традиционных подходов на новые, владение которыми, достаточно часто, определяются степенью профессионализма самого педагога, особенно в классах, где преподавание физики ведется на базовом уровне, и катастрофически не хватает времени. На мой взгляд, именно они служат гарантией того, что единый государственный экзамен будет сдан успешно.
И одним из важнейших для достижения требуемого уровня подготовки к ЕГЭ, является выработанное у выпускника умение работать с графиками зависимости физических величин.
К моменту, когда ребенок начинает изучать физику, у него сформировано представление о координатной плоскости, он знаком с графиками функций, умеет их строить и отвечать на поставленные вопросы. Но, как показывает многолетняя практика, для учащихся график – это просто линия, которая, обычно, не несет никакой информации о реальных процессах, происходящих вокруг. Я могу сравнить такого ученика с малышом, который уже знает буквы, но только-только учится читать по слогам. Он открывает красивую книжку, видит знакомые буквы, начинает их складывать в слоги, но за слогами он ещё не может увидеть слова, а, следовательно, не может осознать смысл прочитанного, увидеть то, какие увлекательные истории приготовил для него автор. Так и график – он может быть либо подобен книжке с яркими, привлекающими внимание картинками, в которой для малыша не существует текста, либо захватывающей историей, не дающей возможности оторваться от чтения до самой последней страницы!
И для меня самым важным результатом в обучении работе с графиками является осознание учениками того, что каждый график – это не просто линия, идущая вверх или вниз, кривая или прямая – это линия, которая может и должна донести информацию. Например, рассказать о том, как изменяется положение физического тела на прямой (или плоскости), в каком направлении оно движется, каков характер движения. График для ученика должен «преобразоваться» в реальную картину происходящих с физическим телом изменений. Именно поэтому, я говорю своим ученикам: «Учимся «читать» графики».
На пути нашего совместного движения к цели можно выделить несколько этапов:
Первый этап: приступая к решению графической задачи, ученик должен понять, график какой именно физической величины он видит перед собой. Если он не задал себе мысленно вопрос: «Что это за график?» - все его дальнейшие действия просто бессмысленны. Почему? Да просто потому, что в физике, в отличие от математики, графики зависимости для разных физических величин могут иметь одинаковый вид (рис. 1).
Рисунок 1. Графики зависимости некоторых физических величин от времени


Поэтому, моя первая задача – приучить ребят к «идентификации», для чего им нужно посмотреть на вертикальную ось, ведь именно там указана величина, изменения которой они будут анализировать. Применительно к рисунку 1, мы будем видеть:
а) изменение координаты (положения тела) с течением времени;
б) изменение проекции скорости с течением времени;
в) изменение проекции ускорения с течением времени;
Это совсем не просто, приходится многократно акцентировать внимание на обязательности данного шага, доводя его до автоматизма. При изучении нового материала, как и в процессе работы над задачей, можно проверить, выработан ли этот навык, например, предлагая учащимся установить соответствие графиков заданным уравнениям. Задание заведомо является некорректным, так как даются два совершенно одинаковых графика, на вертикальных осях которых нет обозначения физической величины, и два уравнения: зависимости координаты от времени х = х0 + vx.t для равномерного движения и зависимости проекции скорости от времени vx = v0x + aх.t для равноускоренного движения) [2, слайд №9].
Результат может быть таким:
·          иногда учащиеся могут «впадать в ступор», ведь перед ними две совершенно одинаковые картинки, а уравнения – разные. Это свидетельство того, что навык не выработан, т.к. они не понимают, что в представленном виде задачу решить невозможно;
·          в другом же случае, ученики, обратив внимание на отсутствие обозначений физических величин на вертикальных осях, приходят к выводу, что данных для установления соответствия недостаточно. Это является свидетельством того, что первый этап проработан успешно.
Второй этап: научить «извлекать» из графика всю информацию в численном виде. На этом этапе ученику проще всего работать с использованием некоего алгоритма, который достаточно быстро поможет превратить умение в навык. Очень удобны здесь презентации с настроенной анимацией, помогающей сконцентрировать внимание учеников на нужном фрагменте решения [1, 2]. Итогом проделанной работы станет наличие примера оформления расчётов в тетради ученика, его он сможет использовать и далее при решении аналогичных задач. (Рисунок 2)
Рисунок 2. Пример записей в тетради ученика на 2 этапе


Третий этап: Его цель – выработка умения представлять графическую и численную информацию в виде «визуального эпизода» из реальной жизни. Здесь важно научиться описывать те изменения, которые происходили с телом и отражены на графике. Пример такого описания также фиксируется учащимися в тетради (рисунок 3). Он послужит подспорьем при выполнении домашнего задания, при повторении, подготовке к зачету и т.д.

Рисунок 3. Пример описания изменений, происходящих с телом

Четвертый этап: записываем уравнение зависимости исследуемой физической величины от времени. Для этого потребуется просто подставить численные значения, полученные на втором этапе, в уравнение, представленное в общем виде (результат работы на четвертом этапе уже зафиксирован на рисунке 3).
Для закрепления учащиеся получают на дом аналогичное задание, а вот на следующем уроке мы идем «обратным путем», т.е. от уравнения зависимости переходим к «извлечению» численных данных, затем к описанию изменений, происходящих с телом, и построению графика.
Результат такой кропотливой, поэтапной, регулярной работы с графическими задачами для разных видов движения – выработанное у учеников умение получать из графиков исчерпывающую информацию.

Библиографический список

1.       Презентация "Равномерное движение" [Электронный ресурс]: Персональный сайт учителя физики Бахтиной Ирины Владимировны. URL: https://bakhtinairina.ucoz.ru/load/prezentacii_10_klass/ravnomernoe_dvizhenie/16-1-0-15 (дата обращения 03.07.19).
2.       Презентация "Равноускоренное движение тел" [Электронный ресурс]: Персональный сайт учителя физики Бахтиной Ирины Владимировны. URL: https://bakhtinairina.ucoz.ru/load/prezentacii_10_klass/ravnouskorennoe_dvizhenie_tel/16-1-0-16 (дата обращения: 03.07.2019).