Лекція 4. Завдання з фізики тестового характеру

Під тестом у широкому розумінні слова розуміють будь-яке випробування. В психолого – педагогічних дослідженнях тестом звичайно називають систему завдань різної складності, нормованих за часом виконання і призначених порівняльного вивчення групових та індивідуальних особливостей учнів.

В багатьох країнах світу широко використовуються інтелектуальні тести – спеціальні завдання для вивчення індивідуально- психологічних особливостей людини (рівня обдарованості, швидкості протікання розумових процесів, настирливості, здатності до самоконтролю та інше) і тести для виявлення здібностей (просторових уявлень, здібностей оперувати числами та інше).

Тести використовують для дослідження малих груп (екіпажів, команд, бригад), в клінічній психології, психолого – педагогічних дослідженнях.

В практиці викладання фізики використовують тести успішності – цілеспрямовані системи завдань для перевірки знань учнів з певної частини навчального матеріалу. Використання тестів успішності є доцільним для виявлення ефективності різних методів та прийомів навчання, для розв‘язання питання про використання відповідного підручника з фізики, наочних посібників, моделей та інших методичних засобів. Вони можуть використовуватися для порівняльної оцінки засвоєння учнями знань в різних класах, школах, районах і т.д., а також для аналізу індивідуальної характеристики засвоєння з метою визначення змісту роботи в кожному конкретному випадку.

Тестові завдання можуть бути “закритими” та “відкритими”. “Закриті” завдання містять набір готових відповідей, причому одна відповідь правильна, а інші неточні або неповні. Учень повинен вказати номер правильної відповіді. Найбільш проста форма “закритого” тесту вимагає виявлення однієї з двох відповідей: “так - ні”.

У “відкритих” завданнях досліджуваному необхідно самостійно дати правильну відповідь. Такі завдання можуть мати форму питань, вимагати виключити зайве, дописати те, чого не вистачає, доповнити, систематизувати (розмістити в логічному порядку) і т.д.

До тестів висувають такі вимоги: кожен тест повинен мати певний рівень трудності, надійності (відносна незмінність тесту і того, що ним визначається) і валідністю (ступінь відповідності тесту його призначенню). Ці характеристики тестів визначаються експериментально.

Завдання тесту повинні формулюватися коротко, чітко і однозначно. Не варто завдання, які розраховані на перевірку знань, складати так, щоб на них можна було відповісти правильно на основі інтуїції. Завдання, з допомогою яких досліджується “вміння мислити”, не повинні вимагати згадувати велику кількість фактичних даних.

Роль і місце тестових завдань з фізики в навчальному процесі визначаються структурою процесу засвоєння учнями знань. В даний час робота учнів за рівнем засвоєння ними змісту навчального матеріалу умовно ділять на чотири стадії: розуміння, запам‘ятовування, використання знань за відомими правилами чи формулами, використання знань в нових умовах.

Для перевірки засвоєння всієї структури знань в комплексі з іншими дидактичними засобами можуть бути використані тестові завдання. Щоб виявити розуміння навчального матеріалу учнями, можна використати тести, в які включені завдання з вибором відповідей. Завдання і відповіді до них варто формулювати на основі графіків, схем, рисунків, таблиць, які відображають зміст вивченого матеріалу з фізики. Прикладом тесту такого призначення може бути такий.

Тест 1. Два заряджені електроскопи з‘єднали провідником. Визначити напрям короткочасного струму, який виникає у провіднику. (1. Від А до В. 2. Від В до А. 3. Струм не виникає.)

Вміння використовувати знання у знайомих умовах на основі відомих фізичних закономірностей можна виявити з допомогою таких тестових завдань.

Тест 2. Залежність швидкості тіла від часу задана нижче:

t, с 0 2 4 6 8 10

v,м/с 2 3 4 5 6 7

1) Яке рівняння швидкості цього тіла? (1. v= 2+t. 2. v= 2+2t. 3. v=2+t/2. 4. v=2+t².)

2) За яким законом змінюється переміщення тіла? (1. s=2t+t²/2. 2. s=2t. 3. s=2t+t²/4. 4. s=2t+2t².)

З допомогою тестових завдань можна виявити також, як учні здатні використовувати знання у нових, змінених умовах. З цією метою, наприклад, можна використати таке тестове завдання.

Тест 3. 1) Трьохлопатевий вентилятор освітлюється стробоскопом з частотою спалахів світла 15 Гц. При якій найменшій швидкості обертання лопаті вентилятора будуть здаватися нерухомими? (1. 5с^-1. 2. 10с^-1. 3. 15с^-1. 4. 45 с^-1.)

2) Куля, яка котиться по горизонтальній поверхні з постійною швидкістю 3 м/с, освітлюється стробоскопом з частотою спалахів світла 15 Гц. Яка відстань між видимими послідовними положеннями кулі? (1. 5см. 2. 20см. 3. 40см. 4. 45 см.)

Використовуючи тести при вивченні фізики, необхідно послідовно виконати наступні вимоги:

1) визначити, що потрібно виявити з допомогою тесту (знання фактичного матеріалу, розуміння, вміння використовувати знання і т.д.), тобто визначати цільове призначення тесту, а також його трудність;

2) чітко організувати умови роботи учнів, визначити часові межі роботи над завданнями тесту, порядок збору і обробки отриманих результатів;

3) порівняти результати тестів і традиційних методів перевірки знань. За матеріалами не можна робити узагальнюючих і категоричних висновків про розумові здатності учнів.

Тестові завдання з фізики можна використовувати можна використовувати для поточної і підсумкової перевірки знань. Як і всі інші методи перевірки знань, тести мають певні переваги і недоліки. При правильному використанні вони сприяють стандартизації вимог до рівня знань учнів, більш повному охопленню навчального матеріалу і мінімальній затраті часу на перевірку відповідей. Крім того, тестові завдання дозволяють проводити поелементний аналіз засвоєння навчального матеріалу, виявляти наскільки засвоєні основні питання теми. Разом з тим тестові завдання не дозволяють фіксувати хід думки учнів при відповіді, не дають можливості перевірити вміння застосовувати знання до розв‘язування комбінованих обчислювальних задач з фізики. Деякий негативний вплив можуть чинити запропоновані відповіді (полегшується пошук відповіді, створюється можливість вгадування, запам‘ятовуються неправильні відповіді та інше). У зв‘язку з цим тестові завдання з фізики потрібно розглядати як допоміжні в комплексі з іншими ефективними методами і засобами перевірки знань.

Лекція 5. Засоби наочності у розв`язуванні фізичних задач

Навчити учнів розв`язувати задачі - одне із складних завдань викладання фізики. Основними причинами, які заважають учням ефективно працювати над задачами є:

- недостатнє засвоєння фізичних понять, слабкі знання про фізичні величини, способи і одиниці їх вимірювання;

- невміння аналізувати задачу, проникати в її суть, орієнтуватися в ситуаціях, про які йдеться в задачі;

- відсутність аналізу розв`язування задачі, необхідного для того, щоб виділити суттєве в структурі розв’язування, а також інформацію, потрібну для розв`язування інших задач;

- незнання учнями загальних методів і способів розв`язування задач, які допомагають визначити операції, послідовність виконання яких приводить до правильного розв`язку;

- недостатня математична підготовка, що утруднює проведення алгебраїчних перетворень і обчислювальних операцій.

Отже, вчителі ще мало приділяють уваги з`ясуванню функцій певних типів і кожної конкретної задачі, їх місця у навчальному процесі, недостатньо керують розумовою діяльністю учнів у процесі розв`язування задач, не практикують системне розв`язування фізичних задач.

З теорії поетапного формування розумових дій відомо, що нову навчальну інформацію учні засвоюють поетапно. Очевидно, що кожному етапу засвоєння відповідає певний вид навчальної діяльності, тому вчителі повинні знати, які типи задач слід розв`язувати з учнями на різних етапах засвоєння навчального матеріалу, щоб реалізувати основні функції навчання. До різних видів навчальної діяльності слід добирати відповідні типи задач. Важливо, щоб на уроці розв`язувалися задачі, які відрізняються за основним способом розв`язування, способом подання умови, змістом тощо. Це дає змогу активізувати пізнавальну діяльність учнів у процесі розв`язування задач. Тому для уроку з розв`язування задач слід добирати якісні, розрахункові, графічні, експериментальні, творчі задачі в їх органічній єдності. Це дає можливість поступово ускладнювати зв`язки між величинами і поняттями, які характеризують процеси або явища, які описуються в задачах. Правильний добір задач робить урок змістовнішим і цікавішим. Крім того, вчитель повинен використовувати ряд засобів і прийомів для активізації пізнавальної діяльності учнів на всіх етапах роботи над задачею. Це такі, як: висунення гіпотез і пропозицій, які спрямовані на пошуки способів розв`язування задачі, створення атмосфери дискусії в класі; вказівки на практичне застосування даної задачі: використання відео-, теле- та кінофрагментів, кодо- та діапозитивів, фотографій, малюнків, графіків, схем, інших знакових моделей; аналіз власних спостережень учнів, результатів експериментальних задач; використання науково- популярної, довідкової літератури.

Розв`язування задач - це активний пізнавальний процес, велику роль в якому відіграють моделювання фізичних об`єктів та експеримент. Оскільки, далеко не до кожної задачі можна підготувати натурний фізичний експеримент, тому, в цьому плані, дуже важлива роль модельного експерименту. Його використання сприяє створенню відповідних образів і уявлень, унаочненню умови задачі, встановленню залежності між величинами, що характеризують процес або явище, яке розглядається в задачі.

Будь - яка задача з фізики несе для учнів певну інформацію. Аналізуючи умову задачі, необхідно добиватися, щоб учні розуміли і уявляли собі все те, про що йдеться в умові. Цьому сприяє використання різних засобів наочності.

Під засобами наочності розуміють різноманітні засоби, за допомогою яких конкретизується і з`ясовується зміст задачі, способи і прийоми її розв`язування. Такими засобами можуть бути малюнки, схеми, фотографії, діаграми, шкали, моделі установок і приладів, діапозитиви, кодопозитиви, комп’ютерні моделі, відеофрагменти. Використання малюнків, креслень та схем є необхідною умовою успішного аналізу змісту фізичних задач. Одним з недоліків роботи учнів над задачами є відсутність названих вище засобів наочності.

Практика показує, що більшість учителів приділяє значну увагу засобам наочності під час розв`язування задач. Але не всі типи і види засобів наочності використовуються для постановки і розв`язування задач. Мало використовуються фотографії, діаграми, шкали, фізичні моделі, практично зовсім не використовуються комп`ютерні моделі.

Проаналізуємо можливості деяких засобів наочності для аналізу змісту і розв`язування задач.

Малюнки можуть відігравати різну роль під час розв`язування задач: а) як засіб переосмислення змісту задачі; б) спосіб задання умови задачі; в) вимірюючи певні елементи малюнка, можна визначити шукану величину. Учні краще розуміють логічний аналіз умови задачі, коли малюнок виконується поступово, поява кожного його елемента супроводжується поясненням учителя. У даному разі слово поєднується з певними наочними образами, що полегшує формування поняття про фізичні процеси, взаємозв`язки між величинами, принципи дії приладів. Якщо малюнок пропонується у завершеному вигляді, то учні не засвоюють процес його побудови. У даному разі він дає значно менший ефект для розвитку мислення учнів. Для поетапного виконання малюнка можна використати кодопозитиви, мультимедійну дошку.

Під час використання малюнків як засобу переосмислення задачі можна виділити деякі їх функції: а) малюнок дає уявлення про певне фізичне явище і визначає хід розв`язування задачі; б) за допомогою малюнка схематично зображають процес і тіла, про які йдеться в умові задачі; в) за допомогою малюнка конкретизується умова задачі.

Задачі, умови яких задаються за допомогою малюнків, характеризуються тим, що всю інформацію, необхідну для їх розв`язування, учні знаходять самостійно, аналізуючи зображену ситуацію. Вони за малюнком визначають вихідні дані, шукають можливі шляхи розв`язування задачі. При цьому учні пізнають фізичний зміст розглядуваних явищ і законів, знайомляться з системами одиниць, їх співвідношеннями і перетвореннями.

Щоб розв`язування задач було дійсно однією з форм засвоєння знань і поглиблювало пізнання, треба поставити учня перед необхiднiстю вникати в суть задачi.

Фотографiї, як засіб наочності можуть бути таких видів: а) фотографії шкал засобів вимірювання, які використовуються в задачах для заміни значень величин. Ці значення учень бере із фотографій засобів вимірювання; б) фотографії фізичних об`єктів, якими можуть бути предмет, механізм, явище (фотографія маятника, важеля та ін.) в таких випадках потрібно враховувати масштаб фотографії; в) фотографії як результат експерименту. Такі фотографії, в основному, називають фотодокументальним матеріалом, яким можуть бути: стробоскопічні фотографії, серії знімків явищ у різний час, при швидкісній кінозйомці, фотографії осцилограм, треків, спектрів, мікрофотографії, рентгенограми. У цьому випадку дії учня аналогічні до тих, коли йому доводиться розв`язувати задачу, умова якої задана малюнком.

Графіки під час розв`язування задач призначені для: а) визначення фізичних величин, значення яких за таблицями знаходити незручно, а обчислити за формулами учні не можуть; б) наочного зображення суті фізичних процесів, які характеризуються відповідними фізичними величинами, що перебувають між собою у певній функціональній залежності.

Крім цього, значну увагу треба приділяти розв`язуванню задач на побудову графіків. Це сприятиме розвитку розуміння ними залежності між фізичними величинами. Потрібно зауважити, що графіки є знаковими моделями реальних фізичних процесів і відображають їх не в повній мірі.

Схеми поділяються на кінематичні, гідравлічні, пневматичні, оптичні, електричні. З допомогою схем можна вивчати будову і принцип роботи важеля, коловорота, блоків та ін.

Діаграми дають учням наочне уявлення про співвідношення фізичних величин, а також сприяють легшому запам`ятовуванню багатьох з них. Можна використовувати діаграми різних типів: з об`ємним зображенням величин, стовбчасті, лінійні, кругові на інші. Для покращання їх сприймання на діаграмах використовують штрихування та зафарбовування. Розв`язування задач з використанням діаграм привчає учнів порівнювати фізичні величини між собою.

Шкали - це прямi або коловi лiнiї, на яких нанесено лінійний чи логарифмічний масштаб, який вибраний для зображення фізичних величин. Розв`язування задач з використанням шкал сприяє ознайомленню учнів з різними значеннями фізичних величин виробляє в них вимірювальні навички.

Цінними засобами унаочнення при розв`язуванні задач є демонстрування дослідів, приладів, установок, деталей машин, моделей. При розв`язуванні деяких задач потрібно використовувати інформацію, яка одержана під час демонстрацій на інших уроках, у процесі виконання лабораторних робіт, на екскурсіях. Це дає змогу спиратися на конкретні фізичні явища або процеси, ''матеріалізувати'' умову розглядуваної задачі.

Досліди можна використовувати на різних етапах розв`язування задачі для:

- ознайомлення учнів з фізичним явищем. Увага звертається не на кількісні характеристики, а на його відтворення;

- перевірки результатів, одержаних у процесі розв‘язування задачі. Практика показує, що така ілюстрація найдоцільніша, бо учні ознайомлюються не лише з якісною стороною явища, а й перевіряють кількісні його характеристики. При цьому слід уникати таких задач, де можлива значна розбіжність між обчисленим і виміряним значеннями величини.

Таким чином, використання засобів наочності під час розв`язування фізичних задач дає змогу учням не лише активно і планомірно оволодівати фізичними знаннями, а й набувати навичок творчого їх використання на практиці. Це виявляється в умінні аналізувати задачу, видозмінювати задачну ситуацію з метою пристосування її до іншого методу розв`язування, знаходити нові прийоми і способи, виявляти й нагромаджувати нову інформацію, досліджувати отримані результати.