первый с разностью потенциалов , второй

Открытие смысла физической задачи в процессе чтения.
Панченко М.Н.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия №36
г. Ростов-на-Дону
Наибольшей трудностью при изучении физики, безусловно, является её
необычный образно-логический язык описания явлений природы, требующий
от ученика не только знания определений, но и умения видеть за ними
реальные процессы, применять полученные знания при решении задач. Одной
из главных проблем естественнонаучного и математического школьного
образования являются затруднения, которые испытывают многие ученики,
когда полученные знания надо применить на практике. То есть, говоря
современным
языком,
проявить
соответствующие
компетентности.
Затруднения, в частности, возникают, если нужно с помощью
естественнонаучных знаний объяснить какое-то явление или найти
математическое решение задачи.
Хорошо известно, что курс физики средней школы включает в себя
разделы, изучение и понимание которых требует развитого образного
мышления, умения анализировать, сравнивать. В первую очередь речь идет о
таких разделах, как "Молекулярная физика", "Электродинамика", "Ядерная
физика». Поэтому достижение понимания как особого вида интеллектуальной
деятельности требует от учителя организации такой работы с текстом задачи, в
которой бы и проявились существенные характеристики процесса понимания.
Применительно к учебной деятельности следует особо выделить один тип
действий, необходимый в личностно-ориентированном обучении: действие
смыслообразования. Творческая деятельность человека, включая ее
ученический уровень, представляет не только поиск и образование смыслов на
уровне действующей культуры, но и создание новых
смыслов, их
объективизирование и кодирование в текстовой форме [1] . Отталкиваясь от
идей Леонтьева А. А., что «понимание текста – это процесс перевода смысла
этого текста в любую другую форму его закрепления… Это может быть
процесс перевода на другой язык… Вообще понятно то, что может быть иначе
выражено», становится понятным, что, работая над текстом задачи, необходимо
конструировать другую знаковую реальность, которая способствует
развертыванию текста задачи в форме, удобной ученику [2].
Деятельность, приближенная к исследованию задачи, должна быть
связана с освоением эвристических приемов и стратегий, а также
способствовать развитию рефлексивного мышления и информационнокоммуникативных умений.
Приведем пример решения задачи, как последовательность этапов
конструирования связей и открытия смысловых фрагментов учащимся.
Задача 1. По двум тонким прямым
проводникам, параллельным друг другу, текут
одинаковые токи
(см. рисунок). Как
I
направлен вектор индукции создаваемого им
магнитного поля в точке С? [3]
Графическое представление решения
I этап. Реальный эксперимент.
Рис.1
III этап. Преобразование моделей в
соответствии с условием задачи.
Рис. 3
II этап. Создание моделей изучаемого
явления.
Рис. 2
IV этап. Совмещение моделей и выделение
точки С для определения результирующего
вектора магнитной индукции.
Рис. 4
Математическая модель решения.
Согласно правилу буравчика, вектор В1 индукции магнитного поля верхнего провода

направлен в точке С от нас
, а вектор В2 индукции магнитного поля нижнего провода
(рис 3)
- к нам.
Совместим рисунки (рис 4). Точка С находится ближе к верхнему проводу, чем к
  
нижнему, поэтому В1  B2 . Результирующий вектор магнитной индукции B  В1  B2

направлен в сторону вектора В1 , т.е. от нас.
Ответ: вектор магнитной
индукции а точке С направлен от нас
Работая над текстом задачи, учащийся создает в своем сознании образ,
которого пока в реальности еще не существует, а основой создания подобного
образа является реальный эксперимент или прошлый опыт, который он
получил, взаимодействуя с объективной реальностью. В умственном плане
ученик осуществляет преобразование представлений, отражающих условие
задачи, и создает на этой основе новые представления. При этом решение
воспроизводятся не в виде бессвязных фрагментов или разрозненных кадров, а
в их целостности и непрерывности. Следовательно, происходит своеобразная
переработка материала, выражающаяся в восполнении представлений
необходимыми деталями, т.е. в процессе воспроизведения начинает
проявляться деятельность воображения, выраженная в формировании образов
объектов или явлений, построении естественно-научных или математических
моделей.
Ниже представлен опыт смыслообразующей деятельности учителя и
ученика на материале решения физической задачи.
Сначала выделяется понятийный аппарат, который входит в искомое. Так,
для приведенной ниже задачи искомое включает следующие физические
понятия: электрическое поле, работа электрического поля, энергия
электрического поля, потенциал, разность потенциалов, магнитное поле,
индукция магнитного поля, центростремительное ускорение, сила Лоренца,
радиус кривизны траектории. В соответствии с содержанием искомого ученик,
выделяя в тексте задачи смысловые опоры, строит адекватную
последовательность шагов, работая на первом этапе с условием задачи. При
переводе словесной информации в образную происходит реконструкция текста
путем эквивалентных замен одних знаков на другие, при этом каждый
фрагмент словесного выражения преобразуется в графическую модель,
открывая смысл тех знаковых выражений, которые представлены словом [2].
В процессе поисковой деятельности над текстом задачи в умственном
плане ученика происходят изменения, которые можно разделить на два этапа:
 первый, связанный с непосредственным переводом условия задачи в мир
моделей,
 второй – связан с конструированием особых смысловых связей,
способствующих глубокому проникновению в суть познавательной
ситуации и переходу от непонимания к пониманию [3].
Задача 2. Два протона из состояния покоя начинают двигаться в электрическом
поле: первый с разностью потенциалов 1  U , второй -  2  4U .
Движущиеся протоны попадают в однородное магнитное поле, вектор
магнитной индукции которого перпендикулярен скорости протонов.
Во
сколько раз различаются радиусы кривизны
магнитном поле?
R2
R1
траекторий протонов в
Шаг 1. Выделение смысловых опор (системы определений), раскрывающих
физические понятия познавательной ситуации.
1. Электрическое поле – особый вид материи, существует реально, независимо от
нашего сознания, в пространстве вокруг электрических зарядов, оно непрерывно в
пространстве и оказывает силовое воздействие на другие заряды.
2.Работа поля – работа сил, действующих на тело, равна изменению его
кинетической энергии:
2
2
m 2
m 1
А  Wкин 
2
-
2
3. Потенциал электрического поля в данной точке – скалярная физическая
величина, равная отношению потенциальной энергии, которой обладает пробный
положительный заряд в этой точке, к значению этого заряда:
W
 p
q
Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во всех точках которой потенциал
имеет одно и то же значение.
4. Разность потенциалов – разность между начальным и конечным потенциалом
U  1  2 ; работа, совершаемая силами поля при перемещении заряда из точки 1 в
точку 2, определяется разностью потенциалов U  1  2 между этими точками:
А  (1  2 )  q  q  U
5. Магнитное поле – особый вид материи, существует вокруг движущихся зарядов.

6. Индукция магнитного поля B - векторная физическая величина,
характеризующая магнитное поле.
7. Сила Лоренца – сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со
стороны магнитного поля: Fл  B  q   sin 
8. Движение заряженной частицы в магнитном поле: заряженная частица,
влетевшая в однородное магнитное поле в плоскости, перпендикулярной линиям
2
магнитной индукции, движется в этой плоскости по окружности: Fл  т
.
R
Шаг 2. Работа над текстом задачи. Перевод каждого предложения условия
задачи в представления .
Условие задачи.
Графическая модель.
Два протона из состояния покоя
начинают двигаться в
электрическом поле
Два протона из состояния покоя
начинают двигаться в
электрическом поле: первый с
разностью потенциалов 1  U ,
второй -  2  4U .
Движущиеся протоны попадают
в однородное магнитное поле,
вектор магнитной индукции
которого перпендикулярен
скорости протонов.
Во сколько раз различаются
радиусы кривизны траекторий
протонов в магнитном поле?
Шаг 2. Решение задачи. Стратегия учебно-исследовательской деятельности:
открытие физического смысла задачи учеником.
Графическое моделирование
Математическое моделирование
1) Два протона из состояния покоя
начинают двигаться в электрическом поле.
Работа электрического поля по перемещению
зарядов
А    q (1)
А  Wкин 
m 2
(2)
2
Приравняем (1) и (2)
m 2
  q 
2

2    q
m
Для 1 и 2 протона
1 
2 U  q
m
2 
Найдем отношение
2  4U  q
m
2
2
1
На движущуюся заряженную частицу в
магнитном поле действует сила Лоренца
Fл  Bq  (3) .
По 2 закону Ньютона Fл  та , где а центростремительное ускорение
Fл  т
2
R
( 4)
Приравняем (3) и (4)
Вq   т
2
R
R
m
(5)
Bq
Для 1 и 2-го протона
R1 
m1
Bq
R2 
m 2
Bq
Найдем отношение
Ответ:
R1 1 1


R2  2 2
R2 1

R1 2
Учащиеся в процессе чтения текста задачи изобретают свои символы и
условные знаки, оказывающие им знаковую поддержку и открывающие смысл
познавательной ситуации, а предлагаемые ими варианты индивидуального
прочтения текстов задач, как сплошных так и несплошных, выраженных
рисунками, схемами и моделями, представляют собой эвристические стратегии
группировки смысловых фрагментов, выстроенных в соответствии с логикой
понимания[3].
В отличие от традиционных способов решения задач этот
инновационный подход направлен на одновременное развитие образного и
логического мышления, работу с воображением ученика, конструирование
представления познавательной ситуации в различных знаковых системах [2]. А
последовательность
знаково-символьных
моделей,
как
показывает
педагогическая практика, изменяет восприятие обучающегося, актуализируя
ценностно-смысловую составляющую учебного содержания.
Литература.
1. Абакумова И.В. Обучение и смысл: смыслообразование в учебном процессе.
(Психолого-дидактический подход).-Ростов н/Д: Изд-во Рост. Ун-та. 2003.
2. Атаманская М.С. Моделирование понимания познавательных ситуаций. Обучение
исследованию. Доклад на XII Международной Научно-методической конференции
«Физическое образование: проблемы и перспективы развития», 4-6 марта 2013г.
3. Атаманская М.С., Панченко М.Н. ГИА – экзамен в новой форме. Концепция
готового решения. – Росиздат, 2013г.