Егэ по физике вкр

Государственное автономное учреждение

дополнительного профессионального образования

«Саратовский областной институт развития образования»

Кафедра естественнонаучного образования

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Анализ типичных ошибок при выполнении заданий ЕГЭ по физике на тему: «Электродинамика. Квантовая механика (расчетная задача)»

Соляник Стелла Равиловна

ГАПОУ СО «Саратовский техникум отрасалевых технологий»

Волжский район

г. Саратов

Отметка: «_______»_________________________________

Преподаватели: _________________________________/К.И.Гурьев/

_________________________________/М.В.Камочкина/

_________________________________/А.В.Савин/

__________________________________/М.Ю.Сурова/

6 декабря 2019 года

Саратов

Содержание

Введение 3

Основная часть 4

Общая информация о результатах проведения ЕГЭ – 2018, 2019 г. 5

Задачи. Анализ ошибок. Рекомендации. 7

Заключение 13

Библиография 14

Введение.

Данная квалификационная работа представляет собой статистико-аналитическую обработку ошибок при выполнении заданий ЕГЭ – 2018, 2019 по физике, рассмотрение методов их устранения при дальнейшей подготовке старшеклассников к сдаче ЕГЭ.

Целью работы является

• представление статистических данных о результатах ЕГЭ в Саратовской области и по РФ;

• проведение анализа типичных ошибок при выполнении заданий ЕГЭ – 2018, 2019

• разработка рекомендаций по совершенствованию подготовки выпускников к решению задач по теме: «Электродинамика. Квантовая механика (расчетная задача)»;

Структура работы

Работа состоит из двух частей:

Часть I включает в себя общую информацию о результатах проведения ЕГЭ в Саратовской области в 2019 году и аналогичную информацию по РФ за 2018 год.

Часть II включает в себя разбор задач и анализ возможных ошибок при их решении, рекомендаций по совершенствованию подготовки выпускников к решению задач по теме: «Электродинамика. Квантовая механика (расчетная задача)»

Материалы квалификационной работы могут быть использованы:

• учителями физики старших классов при подготовке учеников к сдаче ЕГЭ;

• преподавателями СПО при подготовке студентов к поступлению в ВУЗы;

руководителям и членами методических объединений учителей-предметников естественнонаучного цикла при планировании обмена опытом работы, распространении успешного опыта обучения школьников и студентов предмету физика.

Основная часть.

Общая информация о результатах проведения ЕГЭ – 2018, 2019 г.

По данным отчёта ФИПИ о самых сложных заданиях в ЕГЭ в 2018 году по физике [1] сдавало 150 650 выпускников (23% от общего числа сдающих экзамены). Самое большое количество желающих сдавать физику зафиксировано в 2018 году в Москве, Подмосковье, Санкт-Петербурге, Республике Башкортостан и Краснодарском крае.

Средний балл ЕГЭ по физике в 2018 году — 53,22 балла. В 2017 году этот показатель был такой же — 53,16 тестовых балла. На 100 баллов сдали экзамен 269 человек (в 2017 году — 278 человек).

Какие задания оказались сложными для выпускников 2018 года [2]

• явления фотоэффекта и распространения электромагнитных волн. Здесь плохо распознаются графики зависимости энергии фотоэлектронов от частоты падающего света и энергии фотонов от длины волны.

• наиболее сложными оказались задания на определение направления силы Лоренца для заряженной частицы, движущейся вдоль проводника с током.

• по электродинамике многие не справились с задачами на движение в магнитном поле конического маятника с заряженным шариком.

• задачи по квантовой физике: трудности вызвала задача на фотоэффект.

Рассмотрим обстановку, сложившуюся на ЕГЭ в Саратовской области в 2019 году[3] . Ежегодно около 25% участников ЕГЭ в СО сдают экзамен по физике, среди них более 30% – выпускники образовательных организаций повышенного уровня. Как правило, число юношей, выбравших экзамен по физике, в три раза превышает количество девушек. Изменение числа участников по АТЕ происходит в основном под влиянием демографической ситуации.

На диаграмме распределения тестовых баллов по физике (рис. 1) мы видим, что наиболее вероятная сумма тестовых баллов равна 47, что меньше половины возможных.

Рассмотрим динамику результатов ЕГЭ по физике за 2017 – 2019 годы (Таблица 1). Мы наблюдаем рост среднего балла по сравнению с 2017 годом, на 32 % увеличилось количество получивших от 81-99 баллов, но количество 100 – балльников уменьшилось вдвое.

Результаты ЕГЭ по физике 2019 года в Саратовской области в целом сопоставимы с результатами ЕГЭ прошлых лет. Процент участников, набравших балл ниже минимального, составляет в 2019 году 3,9% (6,99% в 2018 году), при этом количество участников, получивших максимальный балл, по сравнению с прошлым годом увеличилось на 2 человека.

Средний балл по физике достаточно стабильная величина, в сравнении с прошлым годом стал на единицу выше — 53,31 балла. Динамика распределения тестовых баллов за три года свидетельствует о смещении распределения в сторону диапазона более высоких баллов от 60 до 100 баллов (на 3,88%) [3], рисунок 2.

Традиционно сложным для учащихся являются задания с развернутым ответом (№№28-32), хотя в текущем году наблюдается некоторый рост количества участников, решивших (под решенными понимаются задания, оцененные не менее, чем в 2 балла) хотя бы одну из этих задач (35%, в 2018 – 24%, в 2017 –32%), хотя по-прежнему 30% учащихся не приступают к выполнению этой части (Таблица 2)

В задании 32 требовалось связать величину тока насыщения при фотоэффекте с мощностью падающего излучения. Задание вызвало наибольшие затруднения (менее 6% успешно выполнивших, причем и среди высокобалльных работ процент успешного выполнения этого задания чуть более 50%). Поскольку, при решении задачи необходимо использовать не только известные понятия и формулы, но и с точки зрения общефизических соображений необходимо увидеть связь количества выбитых электронов с мощностью падающего света, поэтому учащиеся в большинстве своем не справились с поставленной задачей.

Таблица 2

¹⁶ Сумма первичных баллов, полученных всеми участниками группы за конкретное задание, отнесенное к произведению количества участников группы на максимальный балл за задание.

Выводы, сделанные сотрудниками ГАУ СО «РЦОКО» [3] :

В целом можно считать, что учащимися успешно освоен базовый и, частично, повышенный уровень знаний и умений по механике, молекулярной физике и квантовой физике. В меньшей степени это касается электродинамики.

В то же время низким остается уровень умения решать расчетные «многоходовые» задачи. Особенно это касается способности обучающихся анализировать ситуации исходя из общефизических принципов, не сводящихся к стандартным формулам.

Данный анализ показал, несмотря на то, что задача на фотоэффект попадается в ЕГЭ по физике неоднократно процент обучающихся, выполнивших задание 32 практически не меняется год от года и остается низким. Именно этот факт и привел меня к мысли разобраться в проблемах, возникших у школьников при изучении темы «Фотоэффект».

Задачи. Анализ ошибок. Рекомендации.

Задание 32 №9331

В опыте по изучению фотоэффекта свет частотой падает на поверхность катода, в результате чего в цепи возникает ток. График зависимости силы тока I от напряжения U между анодом и катодом приведен на рисунке. Какова мощность падающего света Р, если в среднем один из 20 фотонов, подающих на катод, выбивает электрон?

Решение:

Из графика найдем ток насыщения I_н, который равен 2 мА. По определению:

,

А мощность падающего излучения:

, где — энергия одного фотона падающего света.

Из условия, что в среднем один из 20 фотонов, подающих на катод, выбивает электрон, получаем:

.

Итак, имеем:

Трудность данной задачи, на мой взгляд, заключается в том, что выпускники не связывают решение задач на внешний фотоэффект с определением силы тока и мощности излучения. Они восприняли теорию фотоэффекта только через призму теоремы Эйнштейна о внешнем фотоэффекте и законов фотоэффекта [6], а то, что любое направленное движение заряженных частиц является электрическим током – это не попало в их поле зрения и на самом деле. Например, по учебнику физики для общеобразовательных учреждений [6] решить эту задачу в лоб невозможно. Таким образом, разработка методов, как научить ученика решать подобные задачи ложится на плечи учителя.

Далее я рассмотрю ряд задач, которые помогут подвести ученика к восприятию заданий подобного уровня сложности. К моему глубокому сожалению подготовка современных выпускников свелась к разбору задач ЕГЭ, которые уже были предложены специалистами ФИПИ или задач с соответствующих сайтов, например, [5], что и дало полученный в школе стабильный низкий результат решения многоуровневых задач. Для того, чтобы решить эту проблему необходимо изменить саму концепцию изложения материала учителем, не пытаться выучить или обучить учащихся решению задач «из ЕГЭ», а помочь создать учащемуся его собственное мировоззрение в заданной теме – это и есть современный подход к обучению в рамках ФГОС.

В своей работе я рассмотрю несколько задач, рассмотрение которых позволит решить возникшую проблему. Все изложенные далее задачи опубликованы в пособии [4]. При разборе мы рассмотрим еще ряд проблем, которые традиционно возникают у выпускников.

Задача 17.2. [4] Свет мощностью 0,5 кВт с длиной волны 20 нм падает перпендикулярно к поверхности площадью 100 см². Сколько фотонов ежесекундно падает на 1 см² этой поверхности?

Решение:1. Мощность источника – это энергия излучения, падающего на заданную поверхность в единицу времени:

.

2. Согласно квантовой теории света энергия одного фотона равна: .

3. По условию задачи за одну секунду на поверхность 1 см² падает такое количество фотонов:

.

4. Определим размерность и численное значение искомой величины:

;

.

Ответ: на 1 см² поверхности падает 510¹⁷ фотонов заданного излучения.

Если непосредственно перед изучением темы «Фотоэффект» рассмотреть данную задачу и, к тому же позже сослаться на ее решение, то мы видим, что она действительно поясняет подход к решению нашей задачи 32.

Задача 17.3. [4] На пластинку, которая отражает 70% и поглощает 30% падающего света, каждую секунду перпендикулярно подают 310²⁰ одинаковых фотонов, которые оказывают на пластинку действие силой 0,675 мкН. Определите длину волны падающего света.

Решение: Импульс одного фотона равен . Каждый фотон при падении на зеркальную поверхность передает ей импульс вдвое больший , чем в случае с черной (поглощающей) поверхностью .

Суммарный импульс отраженных фотонов равен , а поглощенных фотонов — , где N–общее число фотонов, падающих на поверхность.

Запишем второй закон Ньютона в импульсной форме:

.

Из полученного выражения найдем длину волны падающего света:

, где — число фотонов падающих в единицу времени.

Проверим размерность и вычислим полученную величину:

;

.

Ответ: длина волны падающего света 501 нм.

Здесь же полезно решить и данную задачу, чтобы закрепить в сознании учащихся понятие корпускулярной природы света.

Задача 17.4. [4] Красная граница фотоэффекта для некоторого металла 497 нм. Какова скорость электронов, выбиваемых из пластины светом с длиной волны 375 нм?

Решение: 1. Энергия фотона падающего излучения с заданной длиной волны равна:

.

2. Работа выхода для данного металла может быть выражена через красную границу фотоэффекта:

.

3. Запишем уравнение для Эйнштейна для внешнего фотоэффекта в форме:

.

4. Из полученного уравнения надо найти максимальную скорость движения фотоэлектронов:

.

5. Проверим размерность и вычислим полученную величину:

;

.

Ответ: скорость электронов, выбиваемых из пластины равна 5,3510⁵ м/с.

Задача 17.5. [4] Найдите задерживающую разность потенциалов для фотоэлектронов (см. рис. 17.5.1.), вырываемых с поверхности натрия светом с длиной волны 400 нм.

Решение: Запишем уравнение для Эйнштейна для внешнего фотоэффекта в форме:

,

где е – заряд электрона, U_З – задерживающее напряжение при котором сила фототока равна нулю, то есть ни один фотоэлектрон не достиг анода.

Рис. 17.5.1.

Работу выхода электронов с поверхности натрия найдем по таблице (см. 17.2.) и выразим в джоулях: А_вых= 2,28 эВ = 3,6510^-19 Дж.

Из уравнения Эйнштейна выразим задерживающую разность потенциалов:

.

Проверим размерность и вычислим полученную величину:

;

.

Ответ: 0,83 В.

После рассмотрения последних двух задач, мы можем рассчитывать на то, что у обучающихся сформируется правильная современная научная модель под названием «Явление фотоэффекта». Я специально оставила книжную нумерацию, чтобы был виден порядок изложения материала.

Но только теоретическое рассмотрение задач недостаточно для достижения цели. Основная часть выпускников испытывает трудности при проведении численных расчетов, и это ярко проявляется в задачах данного раздела.

Известно, что стандартный вид числа изучается на математике в 8 классе и если ребят специально не готовить к проведению подобных расчетов, то на экзамене они не справятся с этой задачей. И наконец, в задачах, которые содержат множество различных преобразований очень эффективно научить учеников делать грамотно проверку размерности. Этот этап позволит избежать случайных алгебраических ошибок и получить проверенный правильный результат.

Заключение

РЕКОМЕНДАЦИИ специалистов ГАУ СО «РЦОКО» [3]:

1) При подготовке учащихся к ЕГЭ по физике более активно развивать у них способность применять полученные знания к решению задач средней сложности: стандартных, но не сводящихся к использованию одной — двух известных формул.

2) При подготовке учащихся, претендующих на высокий результат, следует также развивать у них общефизический подход к анализу задач, в том числе способность самостоятельно записывать формулы, описывающие простейшие закономерности.

3) Также необходимо обратить внимание учащихся на необходимость при оформлении заданий с развернутым ответом подробного описания своих действий с указанием используемых законов, а также необходимость обоснования выдвигаемых утверждений.

Чтобы реализовать полученные рекомендации необходимо, как показано в моей работе, формировать современное мировоззрение учащихся, осуществлять метапредметный подход в изложении материала и результатом будет успешная сдача выпускниками ЕГЭ по физике.

Библиография

1. http://ege.lancmanschool.ru/fizika/kak-gotovitsya-k-ege-po-fizike-v-2019-godu/

2. https://journal.school-olymp.ru/tipichnye-oshibki-ege-2019-matematika-shizika-informatika

3. Статистико-аналитический отчет о результатах государственной итоговой аттестации по образовательным программам среднего общего образования в Саратовской области. ГАУ СО «РЦОКО». 2019г. – с. 129-141.

4. Соляник С. Р. Физика без репетитора. Пособие для подготовки к сдаче ЕГЭ и вступительным экзаменам в вузы. – М. ООО «Хит — книга», 2019. – 497 – 501 с.

5. https://mathb-ege.sdamgia.ru/

6. Физика. 11 класс. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. М.: 2014. — 440с. 23-е изд. — М.: 2014. — 400с. 19-е изд. — М.: 2010. — 400с. 

ВКР Трубицина Н.Н. Методика подготовки к ЕГЭ на занятиях по физике в старшей школе (на примере темы «Механика») (2018)

ПРЕПОДАВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ

ДИСЦИПЛИН

УДК 373.1 (02:372.8)

Д. А. Полонянкин

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ ПО ФИЗИКЕ УЧАЩИХСЯ 10-11-Х КЛАССОВ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО

ПРОФИЛЯ

Проводится анализ проблемы подготовки к единому государственному экзамену (ЕГЭ) по физике учащихся 10-11-х классов физико-математического профиля. Рассматривается вопрос разработки методологических и психолого-дидактических основ, а также методики подготовки к ЕГЭ по физике. Представлены результаты эксперимента по апробации таких элементов методики подготовки к ЕГЭ, как дополнительные занятия в форме тест-класса и применение систематического контроля уровня усвоения учащимися предметных знаний по физике.

Ключевые слова: ЕГЭ, физика, подготовка к ЕГЭ по физике, физико-математический класс, уровень усвоения знаний, методика, рейтинг, коэффициент Спирмена, коэффициент Стьюдента.

В последнее десятилетие система образования в нашей стране на всех уровнях претерпевает значительные изменения: произошло присоединение России к Болонскому соглашению, принят новый закон об образовании, введен единый государственный экзамен (ЕГЭ), реализуется повсеместное внедрение компьютерных средств обработки и передачи информации в процесс обучения — вот лишь неполный их перечень. На фоне происходящих преобразований на смену классической образовательной парадигме, субъект-объектным отношениям педагога и обучаемого приходит современная компетентностная парадигма, детерминирующая их субъект-субъектный характер. С точки зрения компетентностного и личностно-деятельностного подходов школьники и студенты рассматриваются в качестве субъекта познавательной деятельности, учитываются их индивидуальные особенности, например, мотивация к учебной деятельности. Познавательные и профессиональные мотивы учащихся старших классов носят выраженный характер, значительная часть абитуриентов отдает предпочтение обучению по физико-математическому профилю довузовской подготовки, несмотря на необходимость сдачи экзамена по такой традиционно сложной дисциплине, как физика.

В настоящее время подавляющее большинство приоритетных направлений развития науки, технологий и техники непосредственным образом соотносятся с направлениями подготовки студентов технического профиля (например, энергосбережение, информационно-телекоммуникационные, транспортные и космические системы и т. д.), что делает поступление на эти специальности особенно привлекательным для абитуриентов. В последние годы наблюдается устойчивая тенденция к увеличению

доли выпускников, выбравших в качестве вступительного экзамена физику, она составила 27,7 и 28,1 % от общего количества выпускников в 2012 и 2013 гг. соответственно. Однако, несмотря на сложившуюся динамику роста их относительного числа, не в последнюю очередь обусловленную сохранением количества бюджетных мест для поступления в вузы инженерно-технического профиля, физика занимает предпоследнее место по среднему баллу ЕГЭ среди всех предметов — ниже показатели только по математике. Таким образом, проблема подготовки учащихся 10-11-х классов, в том числе в школах физико-математического профиля, к ЕГЭ по физике не теряет актуальности. Она обусловлена противоречиями социального, общенаучного (психолого-дидактического) и методического характера. С методической точки зрения проблема подготовки к единому государственному экзамену может быть разрешена посредством разработки методики подготовки к ЕГЭ по физике учащихся 1011-х классов физико-математического профиля, отвечающей необходимости повышения уровня предметных знаний по физике и формирования познавательных мотивов учащихся.

Анализ литературы по подготовке к ЕГЭ позволяет выделить теоретическую, психологическую и методическую составляющие в рассмотрении проблемы подготовки к ЕГЭ по физике с точки зрения субъектов учебной и педагогической деятельности.

Теоретические основы обучения и подготовки к аттестации по физике рассматриваются в работах П. А. Знаменского, С. Е. Каменецкого и др. Основные принципы развивающего обучения наиболее эффективно позволяют реализовать обучающую функцию контроля в рамках деятель-ностного и дифференцированного подходов к

учебно-педагогическому взаимодействию педагога с учащимися старших классов и решить задачу по их подготовке к итоговой аттестации [1]. В. П. Бес-палько обосновывает необходимость использования элементной и интегрированной стратегий контроля качества обучения на основе функционально валидных общепонятных тестовых заданий, содержащих вопрос в явном виде [2].

В ряде работ выявляется психологическая проблема формирования готовности учащихся к сдаче ЕГЭ, к основным особенностям которой относятся когнитивные, личностные, физиологические и процессуальные затруднения, возникающие у абитуриентов в процессе подготовки к экзамену [3, 4]. М. Ю. Чибисова проводит психолого-педагогический анализ единого государственного экзамена, а также сравнительный анализ его отличий (по содержанию, результатам и критериям оценки) от традиционного экзамена. В работе [5] представлена стратегия психологической подготовки к ЕГЭ, включающая ознакомление с процедурой ЕГЭ, формирование адекватного реалистичного мнения о ЕГЭ, а также конструктивной деятельности учащихся на экзамене.

Методический аспект проблемы подготовки к ЕГЭ по физике показывает отсутствие разработанных и апробированных методик, направленных на улучшение академической успеваемости учащихся 10-11-х классов физико-математического профиля, их среднего балла ЕГЭ по физике. Например, в учебно-методическом комплекте [6] делается акцент на формирование общих приемов выполнения заданий в соответствии с целями и задачами итогового экзамена, что является необходимым, но недостаточным направлением подготовки, так как отвечает формированию только операционально-технологической составляющей компетентности учащихся, которая находится в неразрывной связи с другими составляющими (мотивационной, когнитивной, оценочной) и лишь опосредованно затрагивает проблему повышения уровня усвоения предметных знаний учащихся. В пособии [7] проводится анализ типичных затруднений выпускников при выполнении заданий ЕГЭ, даются методические рекомендации по некоторым аспектам совершенствования преподавания физики на их основе. В данном пособии раскрывается специфика построения планов, по которым собираются экзаменационные варианты и выстраивается иерархия понятийного аппарата; объясняется принцип контроля важных содержательных элементов предметных знаний; рекомендуется оформление решений с учетом всех тех требований, которые изложены в критериях оценивания. Автор также предлагает увеличить в различных тематических и тренировочных работах долю заданий на пони-

мание условий протекания физических явлений и процессов, на использование физических величин для их описаниям — все это, несомненно, важно знать педагогам, ведущим подготовку к ЕГЭ по любому предмету, а также их ученикам.

В большинство материалов для подготовки к ЕГЭ по физике, например [8, 9], включены задания разной степени сложности, тиражируемые из года в год с незначительными изменениями содержательной части, и ответы на них. Эти пособия также могут содержать теоретические сведения из курса школьной физики, авторские учебно-тренировочные тесты, а также рекомендации по подготовке к ЕГЭ, заключающиеся в уточнении оптимального времени выполнения заданий, перечислении разделов физики, либо тем, задания из которых чаще всего встречаются в каждой из частей экзамена, составленные с учетом трудностей, возникающих во время сдачи экзамена.

Выделенные противоречия порождают необходимость теоретического обоснования методологической и психолого-дидактической составляющих процесса подготовки к ЕГЭ по физике, который будет способствовать повышению уровня усвоения предметных знаний учащимися 10-11-х классов физико-математического профиля, а также формированию познавательных мотивов учащихся [10]. Для этого на основе системного, компетентностного и личностно-деятельностного подходов необходимо выделить концептуальные положения теорий развивающего обучения и учебной деятельности, разработать методику подготовки к ЕГЭ по физике, включающую средства, способы и условия повышения уровня усвоения предметных знаний учащихся 10-11-х классов физико-математического профиля. Кроме того, для решения этой сложной многоаспектной задачи на разных уровнях общности необходимо провести серию поисковых экспериментов по выявлению структурообразующих факторов процесса подготовки к ЕГЭ по физике, направленных на определение эффективных методических приемов, способствующих повышению уровня усвоения ими предметных знаний по физике.

В рамках трехстороннего договора о сотрудничестве «школа — вуз — предприятие» с 2012 г. для исследования проблемы подготовки к ЕГЭ по физике учащихся 10-11-х классов физико-математического профиля в БОУ «Лицей № 25» г. Омска проводится педагогический эксперимент, целью которого является разработка методики подготовки к ЕГЭ по физике.

По исследовательскому назначению различают констатирующий, проверочный (поисковый), формирующий (преобразующий) эксперименты [11]. Также некоторые исследователи проводят контрольный эксперимент — повторную проверку раз-

работанной методики или технологии, других вводимых ими инноваций [12].

К настоящему моменту завершены констатирующий и проверочный этапы эксперимента. В 2011/12 учебном году на констатирующем этапе обучение физике в 10-м и 11-м профильных классах проводилось в соответствии с рабочей учебной программой (пять часов физики в неделю). При этом подготовкой к ЕГЭ по физике учащиеся занимались самостоятельно. В конце учебного года устанавливались наличие и характер связи между итоговыми баллами ЕГЭ по физике и академической успеваемостью по этой дисциплине выпускников 11-го класса физико-математического профиля. В ходе констатирующего эксперимента была зафиксирована умеренная положительная корреляция между вышеназванными показателями, которая оказалась недостоверной на стандартном уровне значимости, обнаружив тем самым недостаточный уровень усвоения учащимися предметных знаний (выраженный в итоговой годовой оценке), не оказывающий при этом существенного влияния на средний балл ЕГЭ по физике, который совпал с аналогичным показателем из общероссийской статистики (табл. 1). Общая численность выпускников физико-математического класса, выбравших физику в качестве дополнительного экзамена в 2011/12 учебном году, составила 10 человек.

Положение БОУ «Лицей № 25» в рейтинге [13] омс плению в вузы на специальности физико-математ

В ходе проверочного эксперимента выяснялось, могут ли такие положения теорий развивающего обучения и учебной деятельности, как целесообразность развития теоретического мышления, необходимость формирования познавательных мотивов учащихся, соорганизованность субъектов учебной и педагогической деятельности, служить психолого-дидактической основой подготовки к ЕГЭ по физике в 10-11-х классах физико-математического профиля. Для этого исследовалась эффективность использования возможных элементов методики подготовки к ЕГЭ по физике — таких средств и способов обучения, как применение различных видов систематического контроля уровня усвоения предметных знаний, проведение занятий по решению задач разного уровня сложности, входящих в тест ЕГЭ по физике, на еженедельных дополнительных уроках в форме тест-класса с использованием интерактивной доски. Содержание деятельности учащихся при подготовке к ЕГЭ по физике в 2012/13 учебном году, а также ее периодичность, длительность и формы контроля представлены в табл. 2. Численность выпускников, сдававших физику в 2012/13 учебном году, возросла вдвое по сравнению с предыдущим годом.

Структура методики подготовки к ЕГЭ по физике учащихся 10-11-х классов физико-математического

Таблица 1

х школ по уровню подготовки выпускников к посту-жского профиля в 2011/12 и 2012/13 учебных годах

Показатель Предмет По всем предметам По всем предметам

Русский язык Математика Физика

Учебный год 2011/12 2012/13 2011/12 2012/13 2011/12 2012/13 2011/12 2012/13

Рейтинг 63 43 15 38 57 2 26 15

Балл ЕГЭ по предмету 62,1 63,2 55,1 54,1 47,3 63,8 56,9 60,3

Максимальный балл в рейтинге 72,2 73,6 60,3 63,8 59,9 65,3 62,8 62,5

Общероссийский средний балл ЕГЭ по предмету 61,5 63,4 45,2 48,7 47,3 53,5 — —

Таблица 2

Содержание деятельности учащихся 10-11-х классов физико-математического профиля при подготовке к ЕГЭ по физике в 2012/13 учебном году

Показатель Вид программы

Основная учебная программа Дополнительная программа

Форма организации занятий Лекция Практика Лабораторная работа Тест-класс

Содержание деятельности учащихся Запись основных понятий, определений и законов по теме занятия Совместное с учителем решение задач по теме предыдущей лекции Экспериментальное изучение закона или явления Совместное с учителем решение задач, входящих в тест ЕГЭ по физике с использованием интерактивной доски

Периодичность Еженедельно Еженедельно Ежемесячно Еженедельно

Длительность 1 урок 2 урока 1 урок 2 урока

Виды контроля (периодичность, длительность) Теоретический коллоквиум (еженедельно, 1 урок) Самостоятельная работа по решению задач, аналогичных рассмотренным на практическом занятии (еженедельно, 1 урок) Проверка внеаудиторной подготовки к лабораторной работе (в начале занятия, перед каждой лабораторной работой) Тест по изученному разделу (ежемесячно, 2 урока)

профиля представлена на обобщенном и технологическом уровнях и содержит целевой, содержательный и технологический компоненты (рисунок). Цель, задачи и средства, а также способы повышения уровня усвоения знаний и составляют обобщенный уровень методики. На обобщенном

уровне методики выделены два ее компонента: целевой (в него входят цель, задачи и средства обучения [1]) и содержательный компонент, который раскрывает специфику внедрения средств и способов повышения уровня усвоения предметных знаний учащихся при подготовке к ЕГЭ по физике.

Структура методики подготовки к ЕГЭ по физике учащихся 10-11-х классов физико-математического профиля

л

X

О»

оа

о

а. >> 8 и,

3 х X Ч О Н а>

а> э 2

1®

о

ю

О

5НОГО

И ПО

л

к

01

а

о

а

^

« 8

и

ы в

и я

<и о

т Н

х и о> 8

о

Ч

о

x

x

<и

Н

_л_

Этапы реализации методики подготовки к ЕГЭ по физике:

— подготовительный этап (проводится диагностика уровня усвоения знаний);

— образующий этап (применяются способы повышения уровня усвоения предметных знаний, описанные на обобщенном уровне методики);

— диагностический этап (определяется уровень усвоения учащимися предметных знаний по физике);

— корректирующий этап (анализ результатов, полученных на диагностическом этапе, внесение коррективов в действия педагога и учащихся на образующем этапе подготовки)

Результат: повышение уровня усвоения предметных знаний по физике, увеличение среднего

балла ЕГЭ по физике

Структура методики подготовки к ЕГЭ по физике

Целевой компонент

+ _

Цель: повышение уровня усвоения предметных знаний учащихся 10-П-х классов физико-математического профиля, их среднего балла ЕГЭ по физике

I

Задачи:

— разработка средств обучения, направленных на повышения уровня усвоения предметных знаний учащихся по физике;

— диагностика начального уровня усвоения предметных знаний по физике;

— оценка уровней усвоения предметных знаний учащихся

Средства: 1) решение задач разного уровня сложности на еженедельных занятиях форме тест-класса с использованием интерактивной доски; 2) систематический контроль уровня усвоения предметных знаний по физике

Содержательный компонент

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Способы повышения уровня усвоения предметных знаний:

— организация совместной работы педагога и учащихся по решению задач уровня сложности на еженедельных занятиях в форме тест-класса;

— применение систематического контроля уровня усвоения предметных зн физике

Технологический компонент

Конкретизация и содержательное наполнение данных положений является основным практико-ориентированным результатом проведенного исследования, который заключается в повышении уровня усвоения учащимися предметных знаний по физике и среднего балла ЕГЭ по физике.

На обобщенном уровне методики подготовки к ЕГЭ в качестве способа повышения уровня усвоения предметных знаний и формирования познавательных мотивов учащихся используется организация совместной работы по решению задач повышенной сложности в форме тест-класса с использованием интерактивной доски. Занятие состоит из двух частей — разбора заданий части А из сборника [8], которые вызвали непонимание у учащихся в ходе их внеаудиторного самостоятельного решения, и совместного решения задач частей В и С в оставшееся время. Использование в качестве средства обучения интерактивной доски позволяет значительно увеличить количество решенных на занятии заданий. Еженедельный систематический контроль уровня усвоения предметных знаний учащихся в ходе учебного процесса в соответствии с календарным планом на уроках физики в форме коллоквиума приводит к его повышению, а также способствует существенному уменьшению времени, требующегося на решение заданий, благодаря отсутствию необходимости объяснения учащимся физического смысла определений и законов в ходе решения.

В качестве примера, иллюстрирующего содержание деятельности учителя и учащихся в рамках разработанной методики, рассмотрим изучение темы «Изучение работы источника тока». На лекционном занятии учителем дается определение мощности постоянного тока, тока короткого замыкания, проводится исследование на экстремум зависимости мощности, выделяемой во внешней цепи, от сопротивления нагрузки (формулы (1)-(3)). Р = I и = I2 Я (1)

с учетом того, что по закону Ома для полной цепи I = Е/(г + Я) (2)

мощность, выделяемая во внешней цепи, равна Р = (Е2 Я)/(г + Я)2. (3)

Применение операции нахождения производной сложной функции доказывает, что экстремальное значение мощности достигается при Я = г, причем Р = Р(Я = г) = Ртах, так как Р'(Я = г) = = Е2/(4г) > 0 для любого значения внутреннего сопротивления источника.

В ходе выполнения лабораторной работы «Изучение работы источника тока» учащиеся экспериментально подтверждают данную закономерность. На основании измерений силы тока в цепи и падения напряжения на реостате школьники рассчитывают значение мощности РЯ, строят графическую зависимость мощности, выделяемой на реостате

при разных значениях сопротивления РЯ = РЯ(Я), которая имеет выраженный максимум Ртах, достигаемый при некотором значении Я. Сравнение значения сопротивления реостата Я, соответствующего максимальному значению мощности с внутренним сопротивлением, указанным на источнике тока, позволяет сделать вывод о равенстве в пределах погрешности данных сопротивлений (г = Я).

После подобного теоретического и практического исследования физических явлений учащиеся безошибочно используют изученные закономерности в ходе решения качественных и количественных заданий по рассматриваемой теме при подготовке к ЕГЭ по физике на занятиях в форме тест-класса.

Результаты ЕГЭ по физике выпускников БОУ «Лицей № 25» в 2012 и 2013 г., представленные в рейтинге школ г. Омска по уровню подготовки выпускников к поступлению в вузы, подтверждают высокую эффективность подготовки к ЕГЭ по физике в форме тест-класса с применением систематического контроля внеаудиторной самостоятельной подготовки учащихся.

Обратимся к рассмотрению рейтинга (табл. 1) и динамики среднего балла ЕГЭ по обязательным дисциплинам: математика — 38-я позиция (54,1 балла) и 15-я позиция (55,1 балла), русский язык — 43-я позиция (63,2 балла) и 63-я позиция (62,1 балла) в 2013 и 2012 г. соответственно. Общий рейтинг лицея при этом повысился с 26-й позиции (56,9 балла) в 2012 г. до 15-й позиции (62,5) в 2013 г.

Сравнительный анализ представленных данных позволяет сделать вывод об отсутствии качественных изменений в баллах ЕГЭ, набранных учащимися 11-го класса физико-математического профиля БОУ «Лицей № 25» по обязательным дисциплинам в 2012 и 2013 г. Позиция лицея в общем рейтинге при этом зависела от средних набранных баллов по обязательным дисциплинам учащимися других школ города.

Подготовка к ЕГЭ по физике учащихся 11-го класса физико-математического профиля в БОУ «Лицей № 25» проходила на специально организованных в 2012/13 учебном году занятиях в форме тест-класса с использованием интерактивной доски. При этом установлен значительный рост (в 1,37 раза) среднего балла по физике у абитуриентов 2013 г. (63,8 балла, 2-я позиция в рейтинге) по сравнению с выпускниками 11-го класса физико-математического профиля 2012 г. (47,3 балла, 57-е место в рейтинге), занимавшимися подготовкой к ЕГЭ самостоятельно.

Сравнение общероссийских баллов ЕГЭ по физике, набранных абитуриентами в основные сроки проведения экзамена, с аналогичными результатами выпускников БОУ «Лицей № 25» показывает, что

средний балл ЕГЭ по физике выпускников физико-математического класса БОУ «Лицей № 25» в 2012 г. составил 47,3, а в 2013 г. — 63,8 балла, при этом общероссийские показатели 2012 и 2013 г. оказались равными 47,3 и 53,5 балла соответственно.

Таким образом, результаты ЕГЭ по физике выпускников физико-математического класса БОУ «Лицей № 25» в 2013 г. на 10 баллов превысили аналогичный показатель 2012 г.

Для исследования взаимосвязи между итоговыми баллами ЕГЭ по физике и академической успеваемостью по этой дисциплине выпускников 11-го класса физико-математического профиля 2012 и 2013 г. по формуле (1) рассчитывались коэффициенты ранговой корреляции Спирмена ^ [14], а затем для оценки уровня их статистической значимости по формуле (2) — соответствующие коэффициенты Стьюдента ^ [15].

Итоговые оценки и результаты ЕГЭ по физике ранжировались по убыванию, а коэффициент корреляции Спирмена рассчитывался по формуле для повторяющихся рангов (в обоих рядах встречались повторяющиеся значения):

1 (п3 — п )-SD — T — U

г =-p

6

ветствует существенное увеличение по сравнению с предыдущим годом каждого из этих показателей в 2012/13 учебном году, их связь при этом является достоверной на всех рассматриваемых уровнях. Сравнение коэффициентов корреляции, рассчитанных для стандартных уровней значимости (табл. 3), с критическими значениями коэффициента корреляции рангов позволяет сделать вывод об отсутствии достоверной корреляционной зависимости между исследуемыми показателями в 20112012 учебном году, когда учащиеся занимались подготовкой к ЕГЭ по физике самостоятельно. Расчет соответствующих эмпирических значений коэффициента Стьюдента, а также их последующее сравнение со стандартными критическими значениями подтверждает наличие сильной корреляционной связи между итоговыми годовой оценкой по физике и баллом ЕГЭ по ней в 2012/13 учебном году, а также позволяет сделать вывод о ее достоверности на рассматриваемых статистических уровнях значимости.

Таким образом, исследование актуальной проблемы подготовки к ЕГЭ по физике на примере учащихся 10-11-х классов физико-математического профиля БОУ «Лицей № 25» г. Омска позволяет сделать вывод о необходимости ее разрешения посредством разработки методологических, психолого-дидактических и методических основ такой подготовки. Процесс подготовки к ЕГЭ по физике при этом должен рассматриваться с позиций системного, личностно-деятельностного и компетент-ностного подходов.

В качестве психолого-дидактических основ подготовки к ЕГЭ по физике целесообразно использовать такие положения, как необходимость развития теоретического мышления и формирования познавательных мотивов учащихся.

Применение систематического контроля уровня усвоения предметных знаний и проведение занятий по решению задач разного уровня сложности, входящих в тест ЕГЭ по физике, на еженедельных дополнительных уроках в форме тест-класса с использованием интерактивной доски способствует повышению уровня усвоения учащимися предметных знаний, академической успеваемости, росту среднего балла ЕГЭ по физике.

Таблица 3

Значения эмпирических и критических коэффициентов Спирмена и Стьюдента для уровней значимости

5 % ф = 0,05) и 1 % ф = 0,01)

1

(п3 — п) — 2t

где

6

л/п — 2

p

1

— (п^ — п) — 2U 6

1

(4)

(5)

T = 2-1), U = —1); t и u —

число повторений каждого ранга соответственно в группах показателей X (итоговый балл ЕГЭ по физике) и Y (годовая итоговая оценка по физике); SD — сумма квадратов разностей рангов; п — число выпускников, сдававших ЕГЭ по физике.

Эмпирические значения коэффициента Спирме-на принимают положительные значения (табл. 3), что указывает на существование прямой корреляционной связи между итоговыми годовой оценкой и баллом ЕГЭ по физике, причем в 2011/12 учебном году она имела умеренный характер, а в 2012/13-м — сильный.

Усилению степени сопряжения между итоговыми годовой оценкой по физике и баллом ЕГЭ соот-

Учебный год, число выпускников, сдававших физику Коэффициент Спирмена Коэффициент Стьюдента для p = 0,05ф = 0,01

гЭМП гкрит для p = 0,05^ = 0,01 ^мп ^ит

2011/12 (10 человек) 0,33 0,64/0,79 1,05 2,31/3,36

2012/13 (20 человек) 0,71 0,45/0,57 5,94 2,10/2,88

Список литературы

1. Теория и методика обучения физике в школе: общие вопросы: учеб. пособие для студентов высш. пед. учеб. заведений / С. Е. Каменец-кий и др.; под ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой. М.: Академия, 2000. 368 с.

2. Беспалько В. П. Природосообразная педагогика. М.: Народное образование, 2008. 512 с.

3. Матвеева М. Г., Восканова Е. М., Мироновская Т. В. Методические рекомендации по подготовке к единому государственному экзамену (советы психолога). Казань: РИО ГМЦ, 2011. 32 с.

4. Серёгина Е. А., Кувшинова И. А. Педагогические условия здоровьесбережения старшеклассников в период подготовки и сдачи ЕГЭ // Вестн. Томского гос. пед. ун-та (TSPU Bulletin). 2009. Вып. 9 (87). С. 94-98.

5. Чибисова М. Ю. Психологическая подготовка к ЕГЭ. Работа с учащимися, педагогами, родителями. М.: Генезис, 2009. 184 с.

6. Одинцова Н. И., Прояненкова Л. А. Поурочное планирование по физике к единому государственному экзамену. М.: Экзамен, 2009. 414 с.

7. Демидова М. Ю. Методические рекомендации по некоторым аспектам совершенствования преподавания физики. М.: ФИПИ, 2013. 20 с.

8. Касаткина И. Л. Физика для старшеклассников и абитуриентов. Интенсивный курс подготовки к ЕГЭ. М.: Книжкин дом, 2012. 736 с.

9. Орлов В. А., Демидова М. Ю., Никифоров Г. Г., Ханнанов Н. К. Единый государственный экзамен 2011. Физика. Универсальные материалы для подготовки учащихся. ФИПИ. М.: Интеллект-Центр, 2011. 256 с.

10. Полонянкин Д. А. Верификация модели формирования мотивации учебной деятельности студентов младших курсов при обучении физике // Вестн. Томского гос. пед. ун-та (TSPU Bulletin). 2010. Вып. 4 (94). С. 125-130.

11. Михеев В. И. Моделирование и методы теории измерений в педагогике. М.: Едиториал УРСС, 2004. 200 с.

12. Ланкина М. П. Теория и практика подготовки преподавателей физики в классическом университете. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 160 с.

13. Рейтинг омских школ по уровню подготовки выпускников к поступлению в вузы. URL: http://omgtu.ru/club/rating/ (дата обращения: 31.05.2014).

14. Сидоренко Е. В. Методы математической обработки в психологии. СПб.: Речь, 2003. 350 с.

15. Moore D. S. The basic practice of statistics. 5th ed. New York: W.H. Freeman and Company, 2009. 704 p.

Полонянкин Д. А., кандидат педагогических наук, ст. преподаватель. Омский государственный технический университет. Пр. Мира, 11, Омск, Россия, 644050. E-mail: polonjan@mail.ru

Материал поступил в редакцию 10.04.2014.

D. A. Polonyankin

PREPARATION FOR THE UNIFIED STATE EXAM IN PHYSICS OF 10-11 GRADERS PUPILS OF THE PHYSICAL

AND MATHEMATICAL PROFILE

The article deals with the problems of 10-11 graders preparation for the unified state exam in physics. The paper analyses the question of methodological and psycho-didactic basics development and the technique of preparing for the unified state exam in physics. The article presents the results of approbation of such methodology elements of preparation for the unified state exam as additional classes in the form of a test-class and the use of systematic monitoring of the students’ level of mastering subject knowledge in physics.Using of this technique in the process of the 10-11 graders preparation of the physical and mathematical structure fosters an elevation of their subject knowledge, academic achievement, increase the average score on the unified state physics exam.

Key words: unified state exam, physics, preparation for the unified state exam in physics, physical and mathematical grade, level of learning, technique, rating, Spearman coefficient, Student’s coefficient.

References

1. Teoriya i metodika obucheniya fizike v shkole: Obshchie voprosy: ucheb. posobie dlya stud. vyssh. ped. ucheb. zavedeniy. S. E. Kamenetsky and others; Edited by S. E. Kamenetsky, N. S. Purysheva [Theory and methods of teaching physics at school: Common questions: textbook allowance for students of high pedagogical institutions]. Moscow, Akademiya Publ., 2000. 368 p. (in Russian).

2. Bespalko V. P. Prirodosoobraznayapedagogika [Nature conformably pedagogy]. Moscow, Prosveshchenie Publ., 2008. 512 p. (in Russian).

3. Matveeva M. G., Voskanova E. M., Mironovskaya T. V. Metodicheskie rekomendatsiipo podgotovke k edinomu gosudarstvennomu ekzamenu (sovety psikhologa) [Guidelines for the preparation of a unified state exam (advice of a psychologist)]. Kazan, RIO GMC Publ., 2011. 32 p. (in Russian).

4. Seryogina E. A., Kuvshinova I. A. Pedagogicheskie usloviya zdorovesberezheniya starsheklassnikov v period podgotovki i sdachi EGE [Pedagogical conditions of health savings of senior pupils during preparation and taking of centralized testing]. VestnikTomskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta — TSPU Bulletin, 2009, vol. 9 (87), pp. 94-98 (in Russian).

5. Chibisova M. Yu. Psihologicheskayapodgotovka kEGE. Rabota s uchashchimisya, pedagogami, roditelyami [Psychological preparation for the exam. Working with the students, teachers, parents]. Moscow, Genesis Publ., 2009. 184 p. (in Russian).

6. Odintsova N. I., Proyanenkova L. A. Pourochnoe planirovanie po fizike k Edinomu gosudarstvennomu ekzamenu [In a portion to planning on physics to the unified state exam]. Moscow, Examen Publ., 2009. 414 p. (in Russian).

7. Demidova M. Yu. Metodicheskie rekomendatsii po nekotoryim aspektam sovershenstvovaniya prepodavaniya fiziki [Guidelines on certain aspects of improving the teaching of physics]. Moscow, FIPI Publ., 2013. 20 p. (in Russian).

8. Kasatkina I. L. Fizika dlya starsheklassnikov i abiturientov. Intensivnyiy kurs podgotovki k EGE [Physics for high school students and high school seniors. Intensive preparation for the exam]. Moscow, Knizhkin dom Publ., 2012. 736 p. (in Russian).

9. Orlov V. A., Demidova M. Yu., Nikiforov G. G., Khannanov N. K. Edinyiy gosudarstvennyiy ekzamen 2011. Fizika. Universalnyie materialyi dlya podgotovki uchashchikhsya. FIPI [Unified state exam in 2011. Physics. Universal materials to prepare students. FIPI]. Moscow, Intellect-tsentr Publ., 2011. 256 p. (in Russian).

10. Polonyankin D. A. Verifikatsiya modeli formirovaniya motivatsii uchebnoy deyatelnosti studentov mladshih kursov pri obuchenii fizike [Verification of the model of educational motivation formation for first-year students by teaching physics]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta — TSPU Bulletin, 2010, vol. 4 (94), pp. 125-130 (in Russian).

11. Mikheev V. I. Modelirovanie i metody teorii izmereniy v pedagogike [Modeling and methods of measurement theory in pedagogy]. Moscow, Editorial URSS Publ., 2004. 200 p. (in Russian).

12. Lankina M. P. Teoriya i praktika podgotovki prepodavateley fiziki v klassicheskom universitete [Theory and practice of training teachers of physics in a classical university]. Omsk, OmSTU Publ., 2005. 160 p. (in Russian).

13. Reyting Omskikh shkol po urovnyu podgotovki vyipusknikov k postupleniyu v VUZy. Ofitsialnyiy sayt OmGTU [Omsk schools rating in terms of training graduates to enroll in universities. Official site OmSTU]. URL: http://omgtu.ru/club/rating/ (accessed 31 March 2014) (in Russian).

14. Sidorenko E. V. Metody matematicheskoy obrabotki v psikhologii [Mathematical Methods in Psychology]. St. Petersburg, Rech Publ., 2003. 350 p. (in Russian).

15. Moore D. S. The basic practice of statistics. 5th ed. New York, W.H. Freeman and Company, 2009. 704 p.

Omsk State Technical University.

Pr. Mira, 11, Omsk, Russia, 644050.

E-mail: polonjan@mail.ru.