Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Задания типа "черного ящика" как средство формирования у студентов навыков стиля научного исследования

В стандарте физического образования особое внимание обращается на развитие научного мышления и творческих способностей молодежи. На современном этапе проблема развития творческого мышления приобретает особое значение. Украине нужны интеллектуально развитые, творчески одаренные личности. Реализовать этот аспект обучения студентов можно лишь при условии их активной умственной деятельности в процессе получения знаний и формирований практических умений и навыков.

значительной мере этому способствует решению физических задач, особенно экспериментальных, которые являются осознанной интерпретацией научных методов познания. Работа с экспериментальными задачами требует от студентов неординарного, творческого мышления, приближает их на примере реальной ситуации задачи к творческого воображения, самостоятельной постановки методов и путей решения проблемы, к стилю научного исследования.

Члены научно-методического кружка течение нескольких лет занимаются решением названной проблемы путем разработки и изготовления экспериментальных задач типа "черного ящика". Наблюдения показывают, что учащимся и студентам нравятся задачи такого типа, они возбуждают интерес к изучению физики, заставляют их проявить свою индивидуальность, стимулируют самостоятельную активность, моделируют исследовательские методы научного познания физики, формируют навыки научной работы. Нами разработана и изготовлена десятки разнообразных задач типа "черного ящика", которые успешно демонстрируются учителям физики на областных семинарах, и исследуют их систематически победители областного физической олимпиады при подготовке к участию во всеукраинской олимпиаде. Над этими задачами с интересом работают студенты нашего факультета на занятиях физпрактикуму и при написании курсовых работ по методике физики.

Задания типа "черного ящика" по содержанию могут быть разнообразны: по механике, электричества, магнетизма, оптики и другие. Например, при изучении магнитных явлений в 8 классе можно использовать "черные ящики" в форме кубиков, внутри которых закреплены керамические магниты с произвольной ориентацией магнитных полюсов. С помощью индикатора - магнитной стрелки или компаса нужно исследовать размещения магнитов в ящике.

Еще больший интерес вызывает действие "черного ящика" на возвышенную к ней ученическую ручку: загорается сигнальная лампочка и звонит электрозвонок. Оказывается, что в ученическую ручку вмонтирован цилиндрический магнит, который при возведены в "черного ящика" своим магнитным полем действует на геркон, замыкающий простое электрическое круг электрозвонка и лампочки.

Зачастую задачи типа "черного ящика" используют при решении задач на расчет электрических цепей. Такая шкатулка имеет вид непрозрачной коробки, в которой содержатся электрические элементы (резисторы, конденсаторы, диоды и др.), определенным образом соединены между собой. На коробке устанавливаются зажимы, соединенные с узловыми точками схемы. Пользуясь источником тока и соответствующими измерительными приборами, предлагается определить характер использованных элементов и изобразить возможный вариант схемы их соединения.

Итак, "черный ящик" - это закрытая система, которая имеет "вход" и "выход", внутреннее содержание которой нужно определить. Для этого на вход "черного ящика" подается определенный сигнал от источника постоянного или переменного напряжения, звукового генератора и др.., А на выходе снимается определенная информация с помощью измерительных приборов, а потом на основе исследования полученных результатов необходимо "открыть" содержимое "черного ящика ". Таким образом, в решении задач типа "черного ящика" формируются элементы научного исследования: на основе информационных фактов выдвигается гипотеза структуры "черного ящика", которая проверяется опытно и подтверждается или отвергается.

Для примера рассмотрим методику исследования "черного ящика".

Задача. С помощью омметра исследовать, элементы электрической цепи есть в "черном ящике". Начертить схему соединений этих элементов. "Черный ящик" имеет четыре клеммы, обозначенные цифрами 1, 2, 3, 4.

Решение

Исследование содержания "черного ящика" в этой задаче сводится к тому, чтобы с помощью омметра найти сопротивление между каждой парой клемм "черного ящика" и результаты записать в соответствующую таблицу. Пусть получим следующие данные:

Анализ

Серии опытов | И серия | ИИ серия | ИИИ серия | IV серия

Измерение сопротивлений между клеммами | 1-2 1-3 1 - 4 | 2-3 2 - 4 2-1 | 3-4 3-1 3-2 | 4-1 4-2 4-3

Результаты измерений | R1 R3

100300 0 | R2 R1 R1

200100100 | R3 R3 R2

300300200 | R1 R3

0100300

Сравним результаты измерений сопротивлений в прямом и обратном направлениях, то есть варианты опытов 1-2; 2-1; 1-3; 3-1; 1-4; 4-1; 2-3; 3-2, 2 - 4; 4-2; 3-4; 4-3. Эти опоры имеют соответственно одинаковые значения. Итак, в кругу отсутствуют диоды, а постоянство показаний омметра доказывает, что конденсаторы также отсутствуют. В "черном ящике", очевидно, является лишь резисторы. Начертим возможные варианты соединения резисторов (Рис.2).

На основе результатов измерений, сравнивая полученные схемы, синтезируем их в одну. Схемы И и IV серий тождественны, а потому изучают только серии И, II и III. С 1 схемы видно, что клеммы 1 и 4 соединены между собой, а потому резистор R1 между 2 и 4 клеммами в схеме 2, а также резистор R3 между клеммами 1 и 3 в схеме 3 лишние. С первой и второй схем видно, что между клеммами 1 и 2 включен резистор R1, а из схем 2 и 3 выясняем, что между клеммами 2 и 3 включен резистор R2. Из схемы 3 следует, что никакого резистора R3 не существует, а он, очевидно, является результатом соединения резисторов R1 и R2. Итак, можно на основе синтеза всех схем предположить (выдвинуть гипотезу), что в "черном ящике" есть два резисторы сопротивлениями R1 и R2, которые соединены по схеме рисунка 3.

Проверка по результатам измерений оп-ров омметром на основе таблицы и по схемам 1 - 4 подтверждают достоверность нашего предположения.

Проанализируем еще один пример применения ния элементов научного исследования при решении задачи типа "черного ящика".

Задача. Дано "черный ящик" с клеммами А и В. С помощью источника тока (гальванических ный элемент с = 1,5 В) и амперметра определить, какое электрическую цепь содержится в середине "черного ящика".

Решение

Чтобы получить факты, на основе которых можно было бы выдвинуть предположение (гипотезу) о содержании "черного ящика", нужно сначала запланува-ти различные варианты экспериментального ис-следования, учитывая условие задачи, что дано только амперметр и источник тока. < /p>

Очевидно, после обдумывания здесь возможны следующие варианты исследования:

1. Присоединить последовательно амперметр и источник тока к клеммам АВ "черного ящика" и измерить силу тока.

2. Поменять полярность источника тока и снова измерить силу тока.

3. Поскольку в условии задачи отсутствуют какие-либо оговорки, то можно только один амперметр присоединить к клеммам "черного ящика", чтобы обнаружить, является

Загрузка...

Страницы: 1 2