1 Подведены итоги тестовых занятий со ... разработанным на предыдущем этапе заданиям ...
advertisement
1 75.5.1.1. (2эт.2ч) РЕФЕРАТ Подведены итоги тестовых занятий со школьниками по разработанным на предыдущем этапе заданиям по всем темам раздела «Электричество». Выявлены основные недостатки в подготовке школьников к итоговой аттестации, позволяющие скорректировать последующий учебный процесс. стр. 44, рис. 33, таблиц 2, литература 3 наименования Ключевые слова: физика, электростатика, электрический заряд, закон Кулона, электрическое поле, напряженность и потенциал электрического поля, электрический ток, тестирование, методика, самостоятельная работа, контроль знаний и умений, технология тестирования, результаты тестирования. 2 n1-75.5.1.2. 2 этап (2-я часть). Апробирование разработанных НИМ и НОМ для проведения тестовых занятий по физике (раздел «Электричество») для учащихся специализированных классов средних школ, гимназий и лицеев. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................ 3 1. Апробирование разработанных научно-образовательных материалов путем проведения тестовых занятий по физике (раздел «Электричество») для учащихся специализированных классов средних школ, гимназий и лицеев............................................................................................................... 7 Список литературы ......................................................................................... 64 3 ВВЕДЕНИЕ Обученность является результатом обучения, выраженным в действиях обучаемого. Это доступное измерению свойство. Наиболее подходят для диагностики критериально ориентированные тесты уровней обученности, включающие задания на выполнение деятельности требуемого уровня и систему оценок с выработанными эталонами сравнения. Творческий уровень владения изученным материалом едва ли стоит проверять в текстовой форме. Если понимать его как получение объективно новой информации, то ее невозможно обеспечить эталоном сравнения, в других случаях он перекрывается эвристическим уровнем, где тоже нужны интуиция, быстрота ума, сообразительность, догадка. Измерение уровня обученности школьников обеспечивает активизацию, и эффективное управление учебным процессом в реальном времени. Тестовая диагностика является средством изучения динамики обученности, исследования эффективности дидактических процессов и циклов. Установление критериев обученности обеспечивает перевод тестовых баллов в академическую либо рейтинговую шкалы оценок. Предметная тестовая квалиметрия обученности гарантирует точность и надежность измерений, пригодна как для дидактических исследований, так и для сочетания тестовых и экспертах оценок. Адаптивное тестирование - это такой контроль, который позволяет регулировать трудность и число предъявляемых заданий каждому школьнику в зависимости от его ответа на текущее задание: в случае правильного ответа следующее задание он получит труднее, в случае неправильного - легче текущего. Естественнонаучные тексты имеют свою специфику, 4 проявляющуюся и в том, что они включают как объективное знание с ограниченными возможностями множественной интерпретации (фундаментальные физические принципы, законы, гипотезы, эмпирические закономерности, неопределяемые и определяемые физические понятия), так и знание, составляющее альтернативное поле текста, не всегда явно в нем присутствующее. В рамках решения проблемы поиска форм, средств, методов и приемов, способствующих выработке у старшеклассника рефлективных приемов работы с учебной информацией, на основе анализа теоретических концепций междисциплинарного конструкта «понимание» мы уточнили сущность, структуру и компоненты педагогической категории «умение понимания естественнонаучного текста» на основе герменевтического подхода. Здесь учащемуся должна быть обеспечена возможность саморегуляции действий по принципу обратной связи, что и достигается при использовании компьютерных тренажеров. Использование тестовых заданий различных трудностей должно обеспечить равносложность различных вариантов тестов и раскрыть в широком диапазоне знаний, знания и навыки, полученные при обучении. Правильно составленный сбалансированных тест тестовых представляет заданий. собой Количество совокупность заданий должно отражать основные разделы предмета физики. Разработка современных педагогических тестов возможна только при наличии большого количества тестовых заданий, свойства которых определены до момента использования тестов. При проведении ЕГЭ его задания должны отражать тенденции нового стандарта физического образования, соответствуют роли физики в системе общего образования школьника, позволяют отразить качественные вопросы, используемые на устных выпускных экзаменах в школе и письменных вступительных экзаменах по физике в некоторых вузах [1]. 5 Такие задания были включены в каждый вариант, хотя могли проверяться на материале, относящемся к разным темам курса физики. Результаты пробных мониторингов позволили получить в целом объективную картину знаний школьников по физике. Задания составлены с учетом охвата основных элементов содержания образования в средней школе и выделенных видов деятельности. Это позволило дать содержательный анализ овладения учащимися знаний основных законов физики, специальных и общеучебных умений школьников. Задания выявили следующие основные недостатки знаний и умений школьников. Характерными типичными ошибками являются: - формализм знаний - неумение применять имеющиеся знания при выполнении заданий, слабое понимание существа применяемых формул, правил, определений тех или иных величин. - расчетные ошибки, связанные с плохим умением проводить действия с порядками величин. Это привело к тому, что, получив правильный ответ в общем виде, численный ответ оказывался часто неправильным. - неумение оценивать реальность полученных результатов. Получив несуразный ответ, ученики не задумывались над его реальностью. Абсолютно абсурдные ответы не смущали школьников, не заставляли их пересчитать свои результаты. - слабые ответы на качественные задания, требующие понимания сути физических явлений и процессов, умений объяснять их на основе законов физики. Таким образом, с некоторыми заданиями ученики справлялись слабо, как из всей выборки, так и из сильной группы. Это означает, что задания такого типа не отрабатываются в учебном процессе в школах. В соответствии со структурой обученности нами разработано более 200 тестовых заданий по разделу «Электричество» на выполнение 6 деятельности разного уровня, сформировано достаточное число параллельных тематических и рубежных тестов уровней обученности, проведена их эмпирическая проверка и групповая экспертиза. По данным тестирования можно построить индивидуальные карты обученности, которые дают возможность оперативной ее коррекции. Применение тестовых заданий различных трудностей должно обеспечить равносложность различных вариантов тестов и раскрыть в широком диапазоне знаний, знания и навыки, полученные при обучении. Правильно составленный сбалансированных тест тестовых представляет заданий. собой Количество совокупность заданий должно отражать основные разделы предмета физики. Разработка современных педагогических тестов возможна только при наличии большого количества тестовых заданий, свойства которых определены до момента использования тестов. Ниже приведены результаты и подведены итоги тестовых занятий со школьниками по разработанным на предыдущем этапе заданиям по всем темам раздела «Электричество». Выявлены основные недостатки в подготовке школьников к итоговой аттестации, скорректировать последующий учебный процесс. позволяющие 7 2. Апробирование разработанных научно-образовательных материалов путем проведения тестовых занятий по физике (раздел «Электричество») для учащихся специализированных классов средних школ, гимназий и лицеев Проблема с которой сталкивается традиционная методика решения учебной физической задачи заключается в том, что ни содержание стандартных задач, ни процесс их решения обычно не вызывают познавательного интереса. Основными «стимулами» в работе над задачей являются внешние факторы – требовательность преподавателя, желание получить положительную оценку и т.п. Внутренние побудительные мотивы, как правило, отсутствуют. Для активизации деятельности школьников при решении задач, необходимо составлять такие задачи, которые должны отвечать следующим требованиям: актуальность, новизна, увлекательность и т.п. Подбор и решение учебных физических задач, условия которых, например, составлены на основе известных опытов, проведенных классиками физической науки, одно из направлений повышения эффективности преподавания физики. Чтобы улучшить усвоение знаний по физике у школьников 9 –11 классов, необходимо использовать при контроле знаний вопросы не только по фундаментальной части курса физики, но и вопросы, имеющие прикладной характер. Решение таких задач активизирует познавательную деятельность, повышает интерес к физике, играет важную роль в воспитании, позволят глубже вникнуть в физический смысл рассматриваемого явления, закона, теории и т.п. Работу по решению физической учебной задачи нужно рассматривать как некую модель научного мини-исследования. Поиск ответа на поставленные вопросы в каждом случае процесс творческий и, нередко, достаточно трудоемкий. Учебная физическая задача, в отличие от 8 научной, более проста и содержит цель, которая уже достигнута наукой, но школьнику этого неизвестно. Поэтому, решая задачи, они делаю свои «открытия», что вызывает эмоциональные переживания и знакомит с общими чертами научного метода. Использование в процессе обучения задач, имеющих физикотехническое содержание, является важным в формировании мотивации изучения физики [2]. Для успешного формирования устойчивого интереса предмет познавательной деятельности должен быть выбран таким образом, чтобы процесс овладения им вызывал интерес и потребность в получении новой информации. Существенной частью процесса усвоения знаний и формирования научного метода мышления является подготовка к итоговому контролю знаний. С одной стороны, в процессе подготовки в сознании учащихся происходит целостный охват всего материала, его обобщение, т.е. применяется индуктивный метод рассмотрения тематического материала, синтетический подход к нему. Умение обобщить, систематизировать и выделить главное - неотъемлемая составляющая процесса формирования интеллекта. С другой стороны, сам процесс усвоения знаний не является полным до тех пор, пока эти знания не извлечены из памяти в целях их применения, или актуализации знаний [3]. Степень овладения учебным материалом достаточно оперативно и эффективно проверяется с помощью тестирования. Наиболее трудными считаются тестовые задания на применение полученных знаний. Учитывая содержание контрольно-измерительных материалов ЕГЭ, в обучающие и контролирующие тесты более целенаправленно включались задания, отражающие разные виды деятельности учащегося, которые он должен осваивать в ходе изучения физики как учебного предмета, начиная от умения воспринимать информацию, предоставленную в разных видах, и заканчивая владением физическими понятиями, связанными с 9 жизнедеятельностью человека. Такие задания нового типа включены в каждый вариант КИМ ЕГЭ, хотя могли проверяться на материале, относящемся к разным темам курса физики. Эти задания отражают тенденции нового стандарта физического образования, соответствуют роли физики в системе общего образования школьника, позволяют отразить качественные вопросы, используемые на выпускных экзаменах в школе и письменных вступительных экзаменах по физике в некоторых вузах. Для проведения тестовых занятий по физике для учащихся специализированных классов средних школ, гимназий и лицеев в МГТУ ГА разработан обширный фонд тестовых заданий по всем темам раздела «Электростатика и постоянный ток». Всего в фонде 232 вопроса разного типа, подготовленные в среде программы tMaker. На рис.6 показан вид рабочего стола этой программы. Уровень сложности вопросов соответствовал А и В по классификации ЕГЭ. Из этого фонда были сформированы тесты по всему разделу и тесты по 10-ти отдельным темам раздела. В тесте по всему разделу учащимся предлагается ответить на 10 вопросов по разным темам раздела. Темы теста, их содержание и количество заданий приведены в таблице 1. 10 Рис. 6. Рабочий стол программы tMaker с подготовленными вопросами теста по всему разделу «Электростатика и постоянный ток». 1 Электрический заряд и его свойства 12 Электризация тел. Взаимодействие зарядов. Два вида заряда. Закон сохранения электрического заряда. Элементарный электрический заряд. 2 Закон Кулона. 31 заданий Тема вопроса и ее содержание Кол-во №№ вопросов Таблица 1. Распределение заданий теста «Электричество» по темам. 11 Закон Кулона. График зависимости силы взаимодействия зарядов от расстояния между ними. Принцип суперпозиции сил в системе зарядов. 3 Напряженность электрического поля 32 Электрическое поле. Действие электрического поля на электрические заряды. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей. 4 Потенциал электрического поля 23 Работа электрического поля при перемещении заряда. Потенциальность электростатического электростатического поля. поля. Разность Потенциал потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Связь разности потенциалов с напряженностью поля. 5 Конденсаторы 26 Проводники в электростатическом поле. Электрическая емкость. Конденсатор. Энергия электрического поля конденсатора. Электрическое поле внутри и вне конденсатора. 6 Электрическое поле в веществе 21 Диэлектрики в электростатическом поле. Электрическое поле внутри и вне заряженного проводника. Электростатическая индукция. 7 Электрический ток и закон Ома 27 Постоянный электрический ток. Сила тока. Напряжение. Закон Ома для участка цепи. Электрическое сопротивление. Электродвижущая сила. Внутреннее сопротивление источника тока. Закон Ома для полной электрической цепи. 8 Электросопротивление Зависимость электросопротивления 26 от размеров 12 однородного участка последовательное проводника. соединение Параллельное проводников. и Смешанное соединение проводников. 9 Работа электрического тока Работа электрического 20 тока. Закон Джоуля–Ленца. Мощность электрического тока. 10 Электрический ток в веществе 14 Свободные носители электрического заряда в металлах, жидкостях и газах. Электроны и ионы. Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость полупроводников. Элементы содержания тестов соответствовали кодификатору для составления контрольных измерительных материалов (КИМ) единого государственного экзамена по физике. Кодификатор составлен на базе Обязательного минимума содержания основных образовательных программ Федерального компонента государственного стандарта среднего (общего) полного образования по физике, профильный уровень (Приказ Минобразования России №1089 от 05.03.2004 г.). Подготовленного количества заданий вполне достаточно, чтобы полностью охватить все структурные элементы содержания темы и объективно оценить уровень подготовки школьника. По степени сложности тестовые задания подразделялись на три уровня: • репродуктивный, связанный с воспроизведением информации и требующий знания основных понятий, законов, формул; • логический, предполагающий решение задач в соответствии с установленным алгоритмом; • продуктивный (творческий), требующий применения знаний в нестандартной ситуации. 13 При проведении контроля как автоматизированной, так и в бланковой форме использовались задания всех типов, что снижало вероятность угадывания ответов и способствовало результатов тестирования. повышению Компьютерное достоверности тестирование не только освобождало преподавателя от рутинной работы, но и давало учащимся возможность неоднократного повторения его с целью исправления неудовлетворительной оценки или ее повышения. Таким образом, кроме контролирующей функции, тестирование выполняло и обучающую функцию в виде одной из наиболее деятельных и продуктивных форм изучения материала. Для промежуточного тематического контроля усвоения материала нами разработаны репетиционные задания в тестовой форме по разделу «Электричество», включающие все виды названных выше заданий. При проведении тестового контроля остаточных знаний по разделу достаточно ограничиться временем в 45 минут. Тест, рассчитанный на данный промежуток времени, может включать не менее 10 тестовых заданий. При этом задания должны быть ориентированы на проверку усвоения учащимися базовых положений раздела дисциплины, без деталей и точных количественных характеристик, выявлять понимание соответствующих вопросов и умение использовать знания при решении конкретных задач. При проверке остаточных знаний школьник должен иметь возможность воспользоваться необходимыми справочными данными, включающими и набор основных формул. Только в этом случае можно получить комплексную оценку реальных знаний, умений и навыков, приобретенных учащимися в результате освоения курса. Игнорирование этой рекомендации ведет к тому, что проверка будет не адекватной ее целям и задачам. Ниже приведены примеры тестов по темам раздела. Содержание тестов генерировалось случайной выборкой в программе tMaker пакета 14 SunRav TestOfficePro. Тестирование проводилось в компьютерном классе. Примеры оформления экрана монитора приведены на рис. 1-5 первого этапа данной НИР. Примеры тестов по темам раздела «Электричество» Test 1: Электрический заряд и его свойства 1. Учитель поднес отрицательно заряженную палочку к шару электрометра (рис. а), затем другой рукой коснулся шара электрометра, заземлив его (рис. б). Далее он снял руку с шара (убрал заземление), после чего убрал и палочку (рис. в). Каков по знаку заряд шара и стрелки? ? ? а б в Варианты ответа: Заряд шара положительный, стрелки — отрицательный Заряд и шара, и стрелки положительный Заряд и шара, и стрелки отрицательный Заряд шара отрицательный, стрелки — положительный 2. Какое утверждение о взаимодействии трех изображенных на 15 рисунке заряженных частиц является правильным? 1 2 3 Варианты ответа: 1 и 2 отталкиваются, 2 и 3 притягиваются, 1 и 3 отталкиваются 1 и 2 притягиваются, 2 и 3 отталкиваются, 1 и 3 отталкиваются 1 и 2 отталкиваются, 2 и 3 притягиваются, 1 и 3 притягиваются 1 и 2 притягиваются, 2 и 3 отталкиваются, 1 и 3 притягиваются 3. Пара легких одинаковых шариков, заряды которых равны по модулю, подвешена на шелковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. Какой из рисунков соответствует ситуации, когда заряд 2-го шарика отрицателен? А Б В Варианты ответа: А Б В АиВ 4. Два точечных заряда будут отталкиваться друг от друга только в 16 том случае, если заряды Варианты ответа: одинаковые по знаку и любые по модулю одинаковые по знаку и обязательно одинаковые по модулю различны по знаку и по модулю различны по знаку, но обязательно одинаковые по модулю 5. Пылинка, имевшая отрицательный заряд -12е, при освещении потеряла два электрона. Каким стал заряд пылинки? Варианты ответа: +10е -10е +14е -14е Остался прежний Test 2: Закон Кулона. 1. Сила взаимодействия двух точечных зарядов равна F. Какой будет сила взаимодействия, если величину каждого из зарядов увеличить в 3 раза и расстояние между ними также увеличить в 3 раза? Варианты ответа: 9F F 3F 1 F 3 2. Какой график соответствует зависимости силы взаимодействия F 17 двух одинаковых точечных зарядов от модуля одного из зарядов q при неизменном расстоянии между ними? F F 0 1) q F F 0 2) q 0 Б 3) q 0 В 4) q Ответ: ___________ 3. Сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов Варианты ответа: прямо пропорциональна расстоянию между ними обратно пропорциональна расстоянию между ними прямо пропорциональна квадрату расстояния между ними обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними 4. Какая из приведенных ниже формул выражает в системе СИ модуль силы взаимодействия точечных зарядов –q1 и +q2, расположенных на расстоянии r друг от друга в вакууме? Притягиваются они или отталкиваются? Варианты ответа: 1 q1 q2 притягиваются 40 r ; 1 q1 q2 отталкиваются 40 r ; 1 q1 q2 притягиваются 40 r 2 ; 1 q1 q2 отталкиваются 40 r 2 ; 18 5. Как направлена кулоновская сила F, действующая на положительный точечный заряд, помещенный в центр квадрата, в углах которого находятся заряды: +q, +q, –q, –q? Варианты ответа: +q -q Вниз Вверх Влево +q Вправо Сила равна нулю +q -q Test 3: Напряженность электрического поля 1. Напряженность электрического поля измеряют с помощью пробного заряда qп. Если величину пробного заряда уменьшить в п раз, то модуль напряженности измеряемого поля Варианты ответа: Не изменится Уменьшится в п раз Увеличится в n раз Увеличится в п2 раз 2. На каком рисунке правильно изображена картина линий напряженности электростатического поля точечного положительного заряда? 1) 2) 3) 4) 19 Ответ: ___________ 3. Пылинка, имеющая положительный заряд 10-11 Кл и массу 10-6 кг, влетела в однородное электрическое поле вдоль его силовых линий с начальной скоростью 0,1 м/с и переместилась на расстояние 4 см. Какой стала скорость пылинки; если напряженность электрического поля 105 В/м? Ответ: __________ 4. На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов +2q и -q. В какой и трех точек А, В или С модуль вектора напряженности электрического поля этих зарядов максимален? Варианты А +2q В -q С ответа: в точке А в точке В в точке С во всех трех точках модуль напряженности имеет одинаковые значения 5. На рисунке изображен вектор напряженности E электрического поля в точке С. Поле создано двумя точечными зарядами qA и qB. Чему примерно равен заряд qB, если заряд qA равен -2 мкКл? 20 С E qA qВ Варианты ответа: +1 мкКл +2 мкКл -1 мкКл -2 мкКл Test 4: Потенциал электрического поля 1. Положительный заряд может перемещаться в однородном электростатическом поле из точки 1 в точку 2 по разным траекториям. При перемещении по какой траектории электрическое поле совершает меньшую работу? А Варианты ответа: Б А Б 1 +q В 2 E В Работа одинакова при движении по всем траекториям 2. При лечении электростатическим душем к электродам электрической машины прикладывается разность потенциалов 10 кВ. 21 Какой заряд проходит между электродами за время процедуры, если известно, что электрическое поле совершает при этом работу, равную 3,6 кДж? Варианты ответа: 36 мКл 0,36 Кл 36 МКл 1,6 10-19 Кл Пластины 3. большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 1 см друг от друга. В пространстве между - пластинами падает капля жидкости. Масса капли d 4·10-6 кг, ее заряд q = 8·10-11 Кл. При каком напряжении (В) на пластинах скорость капли q + будет постоянной? Влиянием воздуха на движение капли пренебречь. Ответ: _________ Вылетающие 4. при фотоэффекте электроны задерживаются напряжением U з . Максимальная скорость электронов (е — элементарный электрический заряд, т — масса электрона) равна Варианты ответа: mU з e eU з m eU з m 22 2eU з m 5. При переносе заряда с земли в точку поля, потенциал которой равен 1000 В, была произведена работа А = 10-5 Дж. Найти величину заряда. Потенциал земли принять за 0. Варианты ответа: 10-8 Кл 10-2 Кл 108 Кл 102 Кл Test 5: Конденсаторы 1. Две очень большие квадратные металлические пластины несут заряды +q и -q (см. рис.). В каких областях пространства напряженность электрического поля, созданного пластинами, равна нулю? -q +q Варианты ответа: Только в 1 1 2 3 Только в 2 Только в 3 В1и3 2. Как изменится емкость плоского воздушного конденсатора, если площадь обкладок увеличить в 2 раза, а расстояние между ними уменьшить в 2 раза? Варианты ответа: уменьшится в 4 раза 23 увеличится в 4 раза уменьшится в 2 раза увеличится в 2 раза не изменится 3. В лаборатории исследовалась зависимость напряжения на обкладках конденсатора от заряда этого конденсатора. Результаты измерений представлены в таблице. q, кКл 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 1,5 3,0 3,5 3,8 U, кВ Погрешности измерений величин q и U равнялись соответственно 0,05 мкКл и 0,25 кВ. Какой из графиков приведен правильно с учетом всех результатов измерения и погрешностей этих измерений? U, кВ U, кВ 4 4 3 3 2 2 1 1 0 0,4 0,2 q, мкКл 0 А U, кВ 4 4 3 3 2 2 1 1 0,2 0,4 q, мкКл 0,4 q, мкКл В U, кВ 0 0,2 0,4 q, мкКл 0 0,2 24 C D Ответ: ______ 4. Какая из приведенных формул справедлива для электроемкости плоского конденсатора с площадью каждой пластины S и расстоянием между ними d? Варианты ответа: C 0 S d C 0 2S d C 0 S 2d C 0 dS C 20dS 5. Как изменится энергия электрического поля конденсатора, если заряд на его обкладках уменьшить в 2 раза? Варианты ответа: уменьшится в 4 раза увеличится в 4 раза уменьшится в 2 раза увеличится в 2 раза не изменится Test 6: Электрическое поле в веществе 1. Два стеклянных кубика 1 и 2 сблизили вплотную до соприкосновения и поместили в 1 2 E 1 2 25 электрическое поле, напряженность которого направлена горизонтально влево, как показано в верхней части рисунка. Затем кубики раздвинули и потом убрали электрическое поле (нижняя часть рисунка). Какое утверждение о знаках зарядов разделенных кубиков 1 и 2 правильно? Варианты ответа: заряды первого и второго кубиков положительны заряды первого и второго кубиков отрицательны заряды первого и второго кубиков равны нулю заряд первого кубика отрицателен, заряд второго положителен 2. Как изменится сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с диэлектрической проницаемостью 81, если расстояние между ними останется прежним? Варианты ответа: уменьшится в 81 раз увеличится в 81 раз уменьшится в 9 раз увеличится в 9 раз. 3. Незаряженное металлическое тело внесено в однородное электростатическое поле, а затем разделено на части А и В. Какими электрическими зарядами будут обладать эти части после разделения? Варианты ответа: А — положительным, В — отрицательным А — отрицательным, В — положительным обе части останутся нейтральными обе части приобретут одинаковый заряд А В E 26 4. Металлическому телу сообщен положительный заряд. На каком из приведенных рисунков наиболее корректно изображены линии напряженности электрического поля? Ответ:_________ 5. Незаряженное металлическое тело внесено в 2 1 3 электрическое поле отрицательного заряда q (рис. А), а затем разделено на части 1 и 2 (рис. В). Какими электрическими зарядами будут обладать части тела 1 и 2 после разделения? q Рис. А q 1 2 Рис. В Варианты ответа: 1 – положительным, 2 – отрицательным 1 – отрицательным, 2 – положительным 1 и 2 останутся нейтральными 1 и 2 – положительными 1 и 2 – отрицательными Test 7: Электрический ток и закон Ома 27 1. Сколько времени длится молния, если через поперечное сечение ее канала протекает заряд 30 Кл, а сила тока в среднем равна 24 кА? Варианты ответа: 0,00125 с 0,05 с 0,025 с 1,25 с 2. Сила тока в лампочке менялась с течением времени так, как показано на графике. В каких промежутках времени напряжение на контактах лампы не менялось? Считать сопротивление лампочки неизменным. Варианты ответа: 0—1 с и 5—7 с I, A 0,2 1—5 с 7—8 с 1—5 с и 7—8 с 0 1 2 3 4 5 6 7 8 t, с 3. Если длину медного провода и напряжение между его концами увеличить в 2 раза, то сила тока, протекающего через провод Варианты ответа: не изменится уменьшится в 2 раза увеличится в 2 раза 28 увеличится в 4 раза уменьшится в 4 раза 4. К источнику тока с внутренним сопротивлением 0,5 Ом подключили реостат. На рисунке показан график зависимости силы тока в реостате от его сопротивления. Чему равна ЭДС источника тока? Ответ в Вольтах. Ответ: _______ I, A 12 10 8 6 4 2 0 1 2 3 R, Ом 5. Резистор подключен к источнику тока с ЭДС = 10 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сила тока в электрической цепи равна 2 А. Чему равно сопротивление резистора (Ом)? Ответ: ________ Test 8: Электросопротивление 1. Медная проволока имеет электрическое сопротивление 6 Ом. Какое электрическое сопротивление имеет медная проволока, у которой в 2 раза больше длина и в 3 раза больше площадь поперечного сечения? Ответ: _________ 29 2. Как изменится сопротивление цепи, изображенной на рисунке, при замыкании ключа К? К Варианты ответа: уменьшится R1 увеличится R2 не изменится уменьшится или увеличится в зависимости от соотношения между сопротивлениями R1 и R2 3. Три одинаковых резистора сопротивлением R соединены четырьмя способами. В каком случае сопротивление участка а—b равно а а b 2 R? 3 b 2) 1) а 3) а b b 4) Ответ: _______ 4. После протягивания проволоки через волочильный станок длина ее увеличилась в 4 раза. Каким стало сопротивление этой проволоки (Ом), если до обработки ее сопротивление R = 20 Ом? Ответ: ________ 30 5. Квадратные медные пластины одинаковой толщины, площади которых S1 = 1 см2 и S2 = 1 м2, включены в цепь. Сопротивление первой пластины равно 10 мкОм. Каково сопротивление второй пластины в мкОм? U Ответ: _________ Test 9: Работа электрического тока 1. В электронагревателе с неизменным сопротивлением спирали, через который течет постоянный ток, за время t выделяется количество теплоты Q. Если силу тока и время t увеличить вдвое, то количество теплоты, выделившейся в нагревателе, будет равно Варианты ответа: Q 8Q 4Q 16Q 2. Перемещая заряд в первом проводнике, электрическое поле совершает работу 20 Дж. Во втором проводнике при перемещении такого же заряда электрическое поле совершает работу 40 Дж. Отношение напряжений на концах первого и второго проводников равно U1 U2 31 Варианты ответа: 1:4 1:2 4:1 2:1 3. Изучая закономерности соединения резисторов, ученик собрал электрическую цепь, изображенную на рисунке. Какая энергия (Дж) выделится во внешней части цепи при ε протекании тока в течение 10 минут? Необходимые данные указаны на схеме. Амперметр считать идеальным. А 1А 2 Ом 4 Ом Ответ: _______ 4. На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания напряжения клеммах. от на ее I, A Какова мощность тока (Вт) в 2 лампе при силе тока 1 А? Варианты ответа: 1 45 135 67,5 20 5. 0 10 20 30 40 50 U, B 32 Чему равно в номинальном режиме сопротивление лампы накаливания, на которой написано: U = 220 В, P = 100 Вт? Ответ в Ом. Ответ: ________ Test 10: Электрический ток в веществе 1. Какими носителями заряда создается электрический ток в растворах и расплавах электролитов? Варианты ответа: только электронами электронами и дырками только ионами электронами и ионами 2. Как движутся свободные электроны в проводнике при наличии в нем электрического поля? Варианты ответа: Участвуют в тепловом (хаотическом) движении и дрейфуют (упорядоченное движение) к точкам с большим потенциалом Участвуют в тепловом (хаотическом) движении и дрейфуют (упорядоченное движение) к точкам с меньшим потенциалом Участвуют только в упорядоченном движении под действием электрического поля Участвуют только в тепловом (хаотическом) движении 3. Какой график соответствует зависимости удельного сопротивления ρ полупроводников р-типа от температуры? 33 ρ ρ 0 t, °С ρ 0 1 ρ 0 t, °С t, °С 0 t, °С 4 3 2 Ответ: _______ 4. В первом случае в четырехвалентный кремний добавили трехвалентный индий, а во втором — пятивалентный фосфор. Каким типом проводимости в основном будет обладать полупроводник в каждом случае? Варианты ответа: в первом случае — дырочной, во втором случае — электронной в первом случае — электронной, во втором случае — дырочной в обоих случаях электронной в обоих случаях дырочной 5. Какой график соответствует вольтамперной характеристике полупроводникового диода, включенного в прямом направлении? I, мA5 4 3 2 1 0 I, мA5 4 3 2 1 0 1 1 2 3 4 5 U, B 3 1 2 3 4 5 U, B I, мA5 4 3 2 1 0 I, мA5 4 3 2 1 0 2 1 2 3 4 5 U, B 4 Ответ: ________ 1 2 3 4 5 U, B 34 Ниже приведен пример бумажного варианта теста по всему разделу «Электростатика и постоянный ток» сгенерированный в программе tMaker пакета SunRav TestOfficePro. Test по разделу «Электричество» 1. Какое направление имеет вектор напряженности электрического поля E созданного системой зарядов в точке 0? ( )Напряженность равна нулю -q 0 +q ( )Вниз ( )Вправо ( )Вверх ( )Влево -q +q 2. Два маленьких, одинаковых по размеру металлических шарика имеют заряды q1= 12 мкКл и q2 = -8 мкКл. На первый заряд со стороны второго действует сила 96 мН. Шарики привели в соприкосновение и вновь развели на расстояние, меньше прежнего в три раза. Какой стала сила, действующая на первый заряд? Ответ дать в мН. _______________________________ 3. Электрический ток в газах обусловлен упорядоченным движением ( )только положительных ионов ( )только отрицательных ионов 35 ( )отрицательных и положительных ионов, электронов ( )только электронов 4. Чему равно в номинальном режиме сопротивление лампы накаливания, на которой написано: U = 220 В, P = 100 Вт? Ответ в Ом. _______________________________ 5. Три одинаковых резистора сопротивлением R соединены четырьмя 2 R 3 способами. В каком случае сопротивление участка а—b равно ? а b а b 2) 1) а b 3) а b 4) _______________________________ 6. Какой электрический заряд (в кулонах) проходит через поперечное сечение проводника за время t = 7 с при силе тока I = 400 мА? _______________________________ 7. Положительный заряд может перемещаться в однородном электростатическом поле из точки 1 в точку 2 по разным траекториям. При перемещении по какой траектории электрическое поле совершает меньшую работу? 36 А ( )А 2 Б E ( )Б ( )Работа одинакова при движении по всем В 1 +q траекториям ( )В 8. Как изменится энергия электрического поля конденсатора, если напряжение на его обкладках увеличить в 2 раза? ( )не изменится ( )увеличится в 4 раза ( )увеличится в 2 раза ( )уменьшится в 4 раза ( )уменьшится в 2 раза 9. На рисунке изображено сечение уединенного заряженного проводящего полого шара. 1 — область полости, II — область проводника, III — область вне проводника. Напряженность электрического поля, созданного этим шаром, равна нулю ( )только в области 2 и 3 3 2 1 ( )Таких точек нет на рисунке ( )только в области 1 и 2 ( )только в области 2 ( )только в области 1 10. Пылинка, имевшая отрицательный заряд -12е, при освещении потеряла два электрона. Каким стал заряд пылинки? 37 ( )+14е ( )+10е ( )Остался прежний ( )-14е ( )-10е Аналогичный характер имели другие варианты тестов по темам раздела «Электростатика и постоянный ток» и по всему разделу. По завершению тестирования на экране монитора появляется протокол тестирования, в котором отображаются имя тестируемого, набранное количество баллов, процент правильных ответов, время тестирования, количество вопросов и результат по каждой теме, самые неудачные темы и общая оценка. Пример протокола результатов приведен на рис. 7. 38 Рис. 7. Протокол тестирования одного из слушателей подготовительных курсов МГТУ ГА по разделу «Электростатика и постоянный ток». Другая форма протокола тестирования с диаграммой усвоения тем приведена на рис. 8 (а, б). Она позволяет преподавателю произвести коррекцию программы подготовки выпускника школы. а 39 б Рис.8. Пример первой (а) и последней (б) страниц протокола тестирования с диаграммой усвоения тем. Кроме того, настройки программы позволяют вести электронный журнал в программе tAdmin пакета SunRav TestOfficePro и т.д. Работа оценивалась по 10-бальной шкале, что позволило существенно дифференцировать учащихся. В требования к оцениванию экзаменационной работы на «5» было введено требование обязательного выполнения заданий не только с выбором ответа, но и заданий с кратким ответом. Как показывает анализ результатов, число школьников, отвечающих этим критериям к «отличнику» по физике соответствует предполагаемым ожиданиям (около 10% среди всех участников тестирования). Практика применения компьютерного тестирования позволяет сделать вывод о его положительном влиянии на учебный процесс, обучаемые вынуждены столкнуться с основными вопросами программы, ухватить 40 главное. Рассматриваемый метод обеспечивает минимальный объем самостоятельной работы каждым обучаемым, не дает запустить предмет. При выдаче индивидуальных заданий и затем проверке этих заданий преподавателем удавалось добиться лишь их частичного выполнения (не более 30%). Компьютерное тестирование позволяет добиться 80% выполнения заданий. Общие результаты тестирования слушателей подготовительных курсов МГТУ ГА (февраль 2011 г.) по разделу «Электростатика и постоянный ток» с распределением по темам приведены в таблице 2 и на гистограмме рис. 9. Таблица 2. Результаты тестирования слушателей подготовительных курсов МГТУ ГА с распределением по темам раздела «Электростатика и постоянный ток» (февраль 2011 г.). № Тема вопроса Доля правильных ответов 1 Электрический заряд и его свойства 2 Закон Кулона 3 Напряженность электрического поля 4 Потенциал электрического поля 5 Конденсаторы 6 Электрическое поле в веществе 7 Электрический ток и закон Ома 8 Электросопротивление 9 Работа электрического тока 10 Электрический ток в веществе 45% 40% 30% 15% 30% 10% 25% 35% 20% 15% 41 Анализ полученных результатов показывает, что удовлетворительный уровень усвоения по первым пяти темам (электрический заряд и его свойства, закон Кулона, напряженность электрического поля, потенциал электрического поля, конденсаторы) связан с тем, что контроль проводился непосредственно после повторения этого учебного материала на подготовительных курсах. Для последующих тем контроль осуществлялся по остаточным знаниям после школьной программы. Этот учебный материал на курсах еще не успели повторить, а в школе он изучался в предыдущие годы. Поэтому и результаты тестирования по этим темам оказались явно неудовлетворительными. 50% 45,0% 40,0% 40% 30,0% 30% 20% 30,0% 15,0% 35,0% 25,0% 10,0% 20,0% 15,0% 10% За ря д и ег о св Н ап Зак ойс ря он тв же К а н ул П нос он от ть а ен ц и п ол Эл Кон а л я . п де по н л о Эл ле сат я в ор . Эл ток ве щ ы ек и з ес тр ак тв о с он е оп ро Ом Р а т Эл або ив . т та ... ок эл .т в ве ок щ а ес тв е 0% Рис. 9. Гистограмма результатов тестирования слушателей подготовительных курсов МГТУ ГА с распределением по темам (февраль 2011 г.) Средний тестовый бал составил 3,2 из 10 возможных баллов. Всего в тестировании приняло участие 35 учащихся подготовительных курсов МГТУ ГА. Следует обратить особое внимание на проблему, связанную с 42 оценкой знаний школьников. Ученики и учителя привыкли к традиционной системе оценивания, при которой оценка «5» выставляется за полное и безошибочное решение всех предложенных задач. При компьютерном тестировании ученик мог выбирать те типы задач, которые ему кажутся проще, те темы, которые им лучше усвоены. Естественно к решениям многих задач уровня «В» приступали далеко не все ученики. Приведенные результаты тестирования слушателей подготовительных курсов МГТУ ГА характерны для раннего этапа подготовки учащихся к итоговой аттестации. В юном возрасте срок от февраля до мая кажется слишком большим для того, чтобы начать мотивированную серьезную подготовку к ЕГЭ. Большинство учащихся набрали менее 5 баллов, что явно недостаточно для поступления в вуз. Таким образом, из результатов тестирования следует, что: 1. Проведение тестирования позволило получить в целом объективную картину знаний школьников по разделу «Электричество». Тестовые задания были составлены с учетом охвата основных элементов содержания образования в средней школе и выделенных видов деятельности. Это позволило дать содержательный анализ овладения учащимися знаний основных законов физики, специальных и общеучебных умений школьников. 2. Тестирование выявило основные недостатки знаний и умений школьников, характерные типичные ошибки: - формализм знаний – неумение применять имеющиеся знания при выполнении заданий, слабое понимание существа применяемых формул. - расчетные ошибки, связанные с плохим умением проводить действия с порядками величин. Это привело к тому, что при получении правильного ответа в общем виде, численный ответ оказывался часто неправильным. - неумение оценивать реальность полученных результатов. Получив 43 несуразный ответ, ученики не задумывались над его реальностью. Абсолютно абсурдные ответы не смущают школьников, не заставляют их пересчитать свои результаты. - слабые ответы на качественные задания, требующие понимания сути физических явлений и процессов, умений объяснять их на основе законов физики (в то же время расчетные задачи выполняются существенно лучше). - с некоторыми заданиями слабо справились ученики, как из всей выборки, так и из сильной группы. Это означает, что задания такого типа не отрабатываются в учебном процессе в школе. Таким образом, использование тестовых компьютерных технологий в педагогической деятельности помогает школьникам значительно расширить представление о различных физических процессах. Подобные технологии проведения занятий и контроля знаний открывают огромные возможности для творчества преподавателя и развивают мышление учащихся. Использование разнообразных форм компьютерного тестирования повышает интерес школьников к дисциплине, стимулирует создание дополнительных дидактических материалов, облегчает работу преподавателя и делает контроль более объективным. Представляется, что такая методика подготовки учащихся - будущих абитуриентов наиболее эффективна, особенно по сравнению с традиционными формами занятий в школах, на подготовительных курсах вузов, при самоподготовке. Она позволяет существенно повысить результат предстоящего испытания в форме ЕГЭ. ЛИТЕРАТУРА 44 1. Результаты единого государственного экзамена. М. ФИПИ. 2007-09 г.г. 2. Мартынов М.С. Решение прикладных задач по физике – важный фактор активизации познавательной деятельности учащихся.// Физическое образование в вузах. Т. 9,-М.:2003. №2, стр.39-44. 3. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. – СПб: Издательство "Питер", 2000.
