Тема «Обучающая платформа по физике для школьников»

Дундукова Д.А.

1. Введение

На данный момент растет спрос на инженерные профессии. Однако в

школах большая нехватка учителей физики. В связи с этим, родителям и

детям

приходится

использовать

в

обучении

образовательные

онлайн

платформы.

Образовательные

платформы

направлены

на родителей

и

школьников, которые находятся на дистанционной или семейной форме

обучения, на школы, где не хватает учителей.

Актуальность создания образовательной платформы заключается в

том, что с каждым годом растет спрос дистанционного обучения. На это есть

большое количество причин. Современная система образования, основана

на следования требований ФГОС, данные требования не всегда позволяют

подготовить учеников к предстоящим экзаменам и поступлению.

Существующие

платформы

в

большинстве

случаев

являются

информационными ресурсами, где размещены теоретические материалы

без использования анимации и демонстраций опытов.

Проблема недостаточного интереса школьников к изучению физики

по

старым

методам

становится

все

более значимой.

С

каждым

годом

количество выпускников, сдавших ЕГЭ по физике, уменьшается, хотя страна

нуждается в специалистах технических направлений, для которых физика

является базовой дисциплиной. За прошедшие 5 лет количество сдающих

экзамен по физике уменьшилось с 140 тысяч до 89 тысяч человек, то есть в

полтора раза.

2

Рис.1. Количество сдающих ЕГЭ по предметам.

Считается, что физика – сложный предмет. Как на уроках, так и в

электронных

учебниках,

на

обучающих

платформах

распространен

объяснительно-иллюстративный

подход,

он

предполагает

передачу

информации от учителя к ученику в форме объяснений и демонстраций.

Однако современные дети, воспитанные в среде Интернета, в большинстве

своем склонны к более активным формам обучения, которые включают

интерактивные

задания,

групповую

работу,

обсуждения

и

практические

занятия, требуют новых, более эффективных форм и методов работы. Из-за

того, что детям скучно учиться физике, уменьшается интерес, происходит

снижение их мотивации к учению.

Родители,

заинтересованные

в

образовании

детей,

вынуждены

затрачивать средства на дополнительное обучение детей, обращаться к

репетиторам, закупать электронные курсы.

Эти примеры показывают актуальность и значимость такой проблемы,

как

повышение

интереса

к

обучению

базовой

дисциплине

«Физика»

в

основной школе. Таким образом, необходимо применять новые подходы к

обучению

физике

в

школах,

внедряя

методики,

способные

привлечь

внимание и заинтересовать школьников к изучению этой важной базовой

дисциплины.

140

139

128

100

89

363

362

393

302

283

315

293

307

267

270

664

614

680

647

623

2019

2020

2021

2022

2023

Количество сдавших ЕГЭ по предметам, тыс. чел.

Физика

Математика профиль

Общество- знание

Русский язык

Linear (Физика )

3

2. Анализ эффективных методов при организации дистанционного

обучения. Деятельный подход.

В современной системе образования существует большое количество

методов и подходов для обучения школьников. Это связано с тем, что

каждый учитель выбирает для себя более удобное. Не стоит забывать, что

выбор метода так же напрямую зависит от активности учеников, от того

индивидуальное это занятие

или групповое. Среди всего разнообразия

подходов стоит отметить деятельный подход.

Деятельный подход представляет собой некий инструмент, который

дает возможность решить проблемы в устоявшейся системе образования.

Большое количество учителей не берет в расчет деятельное обучение. Это

связано с тем, что при использование данного метода им придется менять

свои

привычные

способы

работы

на

новые.

Им

будет

необходимо

разработать новую программу и внедрить ее.

Д. Дьюи много писал и делился бесчисленным количеством идеи об

образование. Он считал, что образование – это способ воспитать вдумчивых,

рефлексивных и вовлечённых людей. Основная суть теории:

- обучение происходит через опыт;

- обучение требует активного участия;

- обучение должно происходить в социальном контексте;

- размышление о нашем опыте привет к более значимым результатам.

В системе образования данный подход был разработан Д.Б. Эльконина

и В.В. Давыдова. Основой данного подхода является теория развивающего

образования. Более 50 лет назад они внедрили данный подход в механизм

образования в школах.

Цель

деятельного

подхода,

это

воспитать

ребенка

как

личность.

Научить добиваться самостоятельно поставленных целей.

Деятельный подход можно применить ко всем учебным предметам.

В деятельности ученик осваивает большое количество нового. Сам

процесс

усвоения

нового

материала,

это

некая

познавательная

деятельность.

Для

реализации

деятельного

подхода,

необходимо

следовать

определённой системе принципов:

4

1. Принцип действий;

2. Принцип непрерывности;

3. Принцип целостности;

4. Принцип минимакса;

5. Принцип психологического комфорта;

6. Принцип вариативности;

7. Принцип креативности.

Рассмотрим каждый из признаков отдельно.

Принцип действий заключается в том, что ученику необходимо самому

добывать знания. Данный принцип помогает сформировать необходимые

навыки и умения.

Принцип непрерывности отвечает за связь между ступенями обучения.

Данный принцип гарантирует структурированное изучение материала.

Принцип

целостности

подразумевает составление у учащихся полной

картины мира.

Принцип минимакса заключается в том, что школа создает условия для

того, чтобы ученик смог освоить учебный материал на максимальном уровне.

Принцип

психологического

комфорта,

это

создание

дружеской

атмосферы на уроках, что позволяет снять стресс от учебного процесса.

Принцип вариативности позволяет принимать выбор самостоятельно.

Формирует понимание возможности разнообразного решения проблем.

Принцип

креативности

означает,

что

образование

направлено

на

творчество.

В

педагогике

взаимоотношения

строятся

в

большей

степени

через

учителя, он помогает учащимся в организации детского коллектива. Педагог

должен понимать, как устроено мышление и сознание ребенка.

Когда

речь

идет

о

обучение,

то

подразумевается

какая-либо

деятельность,

данная

деятельность,

всегда

замотивированная.

У

деятельности должна быть цель, которую ребенок должен достичь без

помощи взрослого.

В педагогической практике деятельный подход в первую очередь учит

тому, где и каким образом можно найти ответы на вопросы и где полученные

знания можно применить.

5

3. Общая концепция и структура сайта.

Анализируя платформы конкурентов, можно сделать вывод о том, что

они не позволяют ученику изучить предмет в полном объеме.

Каждая платформа включается в себя большое количества текста, без

взаимодействия с учеником.

С

помощью

нашей

платформы

ученик

сможет

изучать

материал

основываясь на знания, которые у него уже есть.

Рассмотрим

наполнение

образовательной

платформы.

Более

подробно можно ознакомится в приложение 1.

На начальной странице мы можем видеть следующие разделы:

- аватар ученика;

- награды;

- успехи;

- учебник;

- закрепление;

- задания со звездочкой;

- «поиграем?».

В разделе «награды», мы можем увидеть кубки, которые получит

ученик при выполнении заданий.

Примеры заданий:

- Изучить 2 темы;

- Решить тест по теме «Плотность».

На начальной странице ученик может увидеть, только полученные кубки.

В

разделе

«успехи»

можем

видеть

уровень

освоения

изученного

материала по каждой теме. На начальной странице мы можем увидеть

«успех» последней изученной темы. Но при нажатии на «успех» мы можем

видеть уровень усвоения материала по каждой теме.

За изучение теории ученик будет получать одну закрашенную звезду.

За решение задач без ошибок он получит 2 звезды, если задачи были

решены

с

ошибками,

то

у

него

будет

закрашена

одна

звезда,

но

в

дальнейшем он может решить дополнительные задачи и получить еще одну

звезду. За прохождение теста без ошибок, он получает две звезды, если

были допущены ошибки, одну звезду, для получения еще одной звезды за

6

тест он может выполнить дополнительное тестирование по данной теме. И

тем самым в конце он получает 5 звезд, то есть тема изучена полностью, и

он может переходить к следующей. Если ученик выполняет олимпиадные

задания, то он получает дополнительную звезду, которая отличается от

других.

В разделе «учебник», есть три подраздела:

1. Теория.

При

нажатии

мы

переходим

на

страницу

с

темами

для

изучения.

2. Видео.

При

нажатии

мы

переходим

на

страницу,

где

собраны

интересные теоретические видеоролики.

3. Анимации. При нажатии мы переходим к списку анимации по темам.

В разделе «закрепление», есть три подраздела:

1. Задачи. При накажите мы открываем страницу, где можем выбрать

тему и по данной теме решить задачи для закрепления;

2. Тесты. При нажатии мы открываем страницу, где мы можем выбрать

необходимую тему и открыть тесты для закрепления;

3. Лабораторная работа. При нажатии мы открываем страницу с онлайн

лабораторными работами. Ученик может сам выбрать необходимую

лабораторную.

В разделе «задания со звездочкой» мы увидеть три дополнительных

подраздела:

1. Задачи;

2. Олимпиадные

задания.

На

данной

странице

будут

собраны

олимпиадные задания разных этапов ВОШ;

3. Тесты.

В разделе «поиграем?» Будут собраны различные физические игры. Игры

будут

направлены

на

закрепление

и

отработку

изученного

материала.

Ученик может сам выбрать понравившуюся ему игру.

7

Рис. 2. Начальная страница образовательной платформы.

Рис.3. Начальная страница неавторизованного пользователя.

Рассмотрим теоретическое наполнение сайта по некоторым темам.

8

Приложение 1.

Расчет давления на дно и стенки сосуда

На прошлом уроке мы с вами говорили о том, что поскольку на

жидкость или на газ действует сила тяжести, они обладают весом. Веса,

это сила, с которой тело давит на опору, а это означает, что жидкость

должна давить на дно сосуда, в которой она налита . То же самое касается

газа, кроме того, мы с вами познакомились законом с Паскаля.

Есть

сосуд,

в

которой

налита

жидкость.

Рассмотрим

стакан

с

вертикальными стенками, то есть цилиндрический сосуд.

Рис.4. Цилиндрический сосуд с жидкостью.

Высота

слоя

жидкости

обозначена

как

h,

площадь сосуда

S,

а

плотность жидкости ρ, которую мы налили в сосуд обозначена буквой ρ. Как

найти давление?

-

𝑝

=

𝐹

𝑚

- p = mg

-

𝑝

=

𝐹

𝑆

Сила, которая действует на опору, это вес. Из этого следует, что F=P.

C другой стороны жидкость не подвижна, а если так, то вес равен силе

тяжести, которая действует на жидкость, получается P=F

тяж

. С формулой

силы тяжести мы познакомились ранее.

Как найти массу жидкости? Масса жидкости может быть найдена,

если известно какова плотность жидкости и каков объем жидкости в сосуде.

Сосуд имеет цилиндрическую форму, это значит объем находится по

9

формуле V=S*h. Зная это нам необходимо выполнить подстановку в

формулы:

m= ρSh; F= ρShg;

𝑝

=

S

ρ

ℎ𝑔

𝑆

.

Площадь сокращается, а это значит, что давление на дно сосуда не

зависит от площади сосуда и не зависит от формы, которую имеет сосуд.

p= ρhg

Давление, которое создает жидкость на дно сосуда, называется

гидростатическая

давление,

формула

называется

гидростатического

давления.

Представим ситуацию, мы нарастили снизу сосуд ещё на некоторую

величину.

Рис.5. Цилиндрический сосуд с жидкостью.

Добавили

ещё

пространство,

в

котором

находится

жидкость.

Изменится ли давление если мы в сосуд поместим 2 листка в разные места?

Давление

будет

одинаковое.

Потому

что

гидростатическое

давление

обусловлено тем, что сверху находится определённый слой жидкости и на

эту жидкость действует сила тяжести и значит она обладает весом, а что

снизу

не

имеет

никакого

значения.

Следовательно,

мы

можем

найти

давление в самой толще жидкости и h, это будет глубина. Это совсем не

обязательно расстояние до дна, дно может быть и дальше и глубже и ниже.

Теперь представим себе, что данный листок развернули на 90°, изменится

ли от этого давление на листок?

- не изменится;

- изменится.

10

Это значит, что формула позволяет найти давление на дно сосуда,

на стенку сосуда, которое располагается на глубине h.

Тест

1. В чем измеряется давление в сосудах?



Па



Н



Кг



Нет правильного ответа

2. Составьте формула для расчета давления в газах:

3. Какая

жидкость

и

на

сколько

больше

давит

на

дно

сосуда

[Error!

Reference source not found.]?



Керосин на 180 Па



Керосин на 1,8 кПа



Эфир на 180 Па



Эфир на 1,8 кПа

4. На сколько давление машинного масла на верхнюю грань бруска

меньше, чем на нижнюю?

11



1,8 кПа



2,7 кПа



0,9 кПа



9 кПа

5. Определите силу, действующую на дно сосуда площадью 400 см

2

,

когда в него налит керосин до уровня, отстоящего от дна на 15 см.



4800 Н



480 Н



48 Н



4,8

12

Задачи

Задача 1: В бочке объемом 10 л находится вода. Какое давление она создает

на дно бочки, если площадь дна составляет 0.1 кв.м?

Задача 2: Воздушный шар объемом 2 м³ находится на глубине 20 м под

водой. Какое давление будет создавать вода на поверхности шара?

Задача 3: Как изменится давление в жидкости, если уменьшить ее объем в

15 раза?

Задача 4: На глубине 16 м в воде находится яйцо. Какое давление оно

создает на дно стакана, в котором оно находится?

Задача 5: На какую высоту поднимется колонка воды в трубке при давлении

425 кПа?

Задачи со звездочкой

1.

Валера решил попробовать определить внутренний объём надутого

воздушного шарика — наполнить его водой и измерить объём этой воды.

Выяснилось, что надуть шарик водой не так-то просто, поскольку он не

растягивается под её весом. Поэтому Валера начал заливать в шарик воду

через

вертикальную

трубку,

как

показано

на

рисунке.

Известно,

что

минимальное

дополнительное

давление,

которое

нужно

создать

для

надувания шарика, составляет 25 кПа. Какой минимальной длины трубку

надо взять Валере для того, чтобы исполнить свой план ?

2.

Лодка-плоскодонка получила в днище пробоину площадью 300 см

2

. С

какой силой нужно давить на заплатку, которой закрывают отверстие, чтобы

сдержать напор воды, если отверстие находится на глубине 3 м от уровня

воды в реке ?

3.

Гена

решил

попробовать

определить

внутренний

объём

надутого

воздушного шарика — наполнить его водой и измерить объём этой воды.

Выяснилось, что надуть шарик водой не так-то просто, поскольку он не

растягивается под её весом. Поэтому Гена начал заливать в шарик воду

через

вертикальную

трубку,

как

показано

на

рисунке.

Известно,

что

минимальное

дополнительное

давление,

которое

нужно

создать

для

надувания шарика, составляет 10 кПа. Какой минимальной длины трубку

надо взять Гене для того, чтобы исполнить свой план?

13

Анимация

Рассмотрим более подробно «гидростатический парадокс».

Рис.6. Анимация «гидравлический парадокс».

Перед нами представлено три разнообразных сосуда. Дном каждого из

сосудов

служит

мембрана.

Стрелочкой

отмечен

необходимый

уровень

жидкости, во всех случаях он будет одинаковый.

Выбираем один из трех сосудов и помещаем в стойку. При нажатии на

зеленую кнопку в сосуд начинает наливаться жидкость, в нашем случае вода.

Когда в сосуд наливается вода, то мембрана начинает прогибаться и стрелка

начинает двигаться.

Для достоверности анимация повторяется и с другими сосудами.

Данная анимация показывает, что при одинаковых высотах столбов

жидкости в сосудах стрелка отклоняется на одно и то же число делений

шкалы.