Программа элективного курса по физике «Физические теории за границами школьного учебника (механика и термодинамика)»

Элективный курспознакомит учащихся со структуройестественнонаучной картины мира и структурой любой физической теории. Материал курса позволит школьнику применять основные философские принципы познания для описания физических теорий, даст понимание того, что мир познаваем,а законы познания мира одинаковы для любой отрасли человеческих знаний.

         Пояснительная записка

Рабочая программа элективного курса  «Физические теории за границами школьного учебника (механика и термодинамика)» для 10-хклассов составлена в соответствии с ФГОС СОО. Курспостроен в соответствии со школьной программой курса физики базового уровня, а также в соответствии с Кодификатором элементов содержания и требований к уровню подготовки обучающихся для проведения основного государственного экзамена по физике 2017года.

В 10 – 11-х классах физика выходит на уровень изучения физических теорий. Цель данного курса – показать обучающимся структуру физической картины мира, частью которой являются физические теории.

Исходные философские идеи и представления, законы диалектики являются инструментом познания мира, инструментом для анализа новых жизненных ситуаций. Именно поэтому важно познакомить школьников с основными философскими принципами. Это поможет увидеть связи не только между физическими теориями, но и обнаружить связи между всеми областями познания человека.

Для развития творческих способностей школьников недостаточно давать им сумму конкретных знаний. Основной рычаг в выявлении творческих способностей – организация деятельности обучающихся, овладение способами деятельности. Для формирования структур умственной деятельности необходимы материалы и занятия, направленные на обобщение, сравнение и сопоставление знаний, самостоятельный перенос ранее усвоенных знаний и умений в новую ситуацию [2], развитие способности использования этих знаний, создание новых идей. Речь идет о формировании УУД в период внеурочной деятельности школьника.

Элективный курс позволит структурировать наиболее важные разделы курса физики. Будут подчеркнуты основные идеи этих разделов, в которых дается классификация основных видов движения, различных сил и взаимодействий, проводятся различные аналогии, сравнение свойств физических полей. Материал структурируется в процессе совместной работы школьников. Обучающийся сможет параллельно школьному курсу углублять полученные на уроках знания и тем самым глубже постигать сущность физических явлений и закономерностей, совершенствовать знание физических законов.

Задачи курса:

1)    развивать интерес обучающихся к физике, к процессу познания мира;

2)    углублять понимание физических явлений и закономерностей;

3)    познакомить со структурой и содержанием таких физических теорий как «Механика» и «Статистическая физика и термодинамика»;

4)    продолжить формирование основных УУД во внеурочное время.

      Следует отметить еще тот факт, что некоторые разделы школьной программы не включены в рамки базового уровня изучения физики, но являются необходимыми для сдачи ЕГЭ по физике. Следовательно, необходимо познакомить ученика с этими дополнительными разделами и включить их в структуру основных физических теорий.

В соответствии с возрастными особенностями учащихся изучение материала программы определяет различные формы и методы проведения занятий:

-       сбор информации с помощью различных источников;

-       составление структурных и сравнительных таблиц;

-       смысловое чтение и работа с текстом задания;

-       моделирование физического процесса или явления с помощью анимации;

-       проектная деятельность.

Формы представления результатов обучающихся по освоению внеурочной деятельности:

-       тематическая подборка таблиц различного уровня сложности в виде текстового документа, презентации, или web – страницы (сайта);

-       выставка проектов, презентаций об использовании законов диалектики для познания мира;

-       демонстрация проекта с качественным (устным или в виде приложения, в том числе, презентацией) описанием межпредметных связей;

-       защита учебно-исследовательских или проектных работ на занятии, фестивале, конференции.

В результате освоения программы элективного курса «Физические теории за границами школьного учебника (механика и термодинамика)» обучающиеся должны:

-       понимать и объяснять смысл понятий: философские принципы, физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие;

-       понимать и объяснять смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, момент сил, импульс, работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд;

-       понимать и объяснять смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики, знать границы применимости физических законов;

-       описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение небесных тел и искусственных спутников Земли; свойства газов, жидкостей и твердых тел; свойства электрического поля;

-       отличать гипотезы от научных теорий;

-       проговаривать вслух и анализировать предложенную ситуацию.

Обучающиеся получат возможность научиться:

-       составлять сравнительные таблицы, выделять общие признаки, подчеркивать отличия;

-       применять основные философские принципы для нахождения связей между физическими теориями;

-       применять основные философские принципы для нахождения связей между физическими теориями;

-       формулировать цель предстоящей деятельности; оценивать результат;

-       работать в паре, в группе, прислушиваться к мнению одноклассников;

-       овладеть методами самоконтроля и самооценки.

Общая характеристика курса внеурочной деятельности

Данный курс предназначен для учащихся 10 класса, рассчитан на 34 часа, при этом обеспечивается углубление школьного курса физики.

Программа поможет сформировать у обучающихся целостное мировоззрение, соответствующее современному уровню развития науки и общественной практики; развить умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, умение определять понятия, устанавливать аналогии, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение и делать выводы; сформировать понимание возрастающей роли естественных наук и научных исследований в современном мире, постоянного процесса эволюции научного знания. Выявление общих закономерностей в процессе познания необходимо для изучения физики, химии, биологии.

Для реализации программы элективного курса необходимо организовать работу, предоставив возможность индивидуальных исследований и групповой работы, работы в парах. На протяжении всего курса для формирования научного метода познания используется следующая работа учеников:

1. наблюдение явления или эксперимент;
2. сравнение и сопоставление знаний;
3. самостоятельный перенос ранее усвоенных знаний и умений в новую ситуацию;
4. использование видеоматериалов, анимации, презентаций, раздаточного материала в виде алгоритмов, блок-схем, таблиц.

2. анализ;
3. обобщение;

Особое внимание следует уделить вопросам, связанным с профессиональными интересами школьников, а также заданиямметапредметногосодержания.

Курс рассчитан на 1 год обучения (10 класс).

Количество часов по программе в неделю – 1. Количество часов по плану внеурочной деятельности  – 1. Количество часов в год – 34.

Личностные, метапредметные и предметные результаты освоения программы элективного курса

Личностными результатами усвоения курса являются:

-         сформированность познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся;

-         самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений;

-         готовность к выбору жизненного пути в соответствии с собственными интересами и возможностями;

-         мотивация образовательной деятельности школьников на основе личностно ориентированного подхода;

-         формирование ценностных отношений друг к другу, учителю, результатам обучения;

Метапредметными результатами усвоения курса являются:

-         овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умениями предвидеть возможные результаты своих действий;

-         использование умений и навыков различного вида познавательной деятельности, применение основных методов познания (системно-информационный анализ, моделирование и т.д.);

-         формирование умений воспринимать перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию в соответствии с поставленными задачами;

-         приобретение опыта самостоятельного поиска, анализа и отбора информации с использованием различных источников и новых информационных технологий для решения познавательных задач;

-         развитие монологической и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение;

-         умение генерировать идеи и определять средства для их реализации;

-         использование основных интеллектуальных операций: формулирование гипотез, анализ и синтез, выявление причинно-следственных связей, поиск алгоритмов.

Общими предметными результатами усвоения курса являются:

-         умения пользоваться методами научного исследования явлений природы,  представлять результаты работы с помощью таблиц, графиков и формул, обнаруживать зависимости между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы, оценивать границы погрешностей результатов измерений;

-         умения применять теоретические знания по физике на практике;

-         коммуникативные умения участвовать в дискуссии, кратко и точно отвечать на вопросы, использовать справочную литературу и другие источники информации.

-         классифицировать изученные объекты и явления.

Частными предметными результатами усвоения курса являются:

-         знать структуру естественнонаучной картины мира;

-         знать структуру любой физической теории;

-         понимать, что мир познаваем, что законы познания мира одинаковы для любой отрасли человеческих знаний;

-         знать и уметь применять основные философские принципы познания для описания физических теорий;

-         называть основные положения, структуру и содержание изученных физических теорий;

-         анализ информации, относящейся к одному явлению, но представленной в разном виде (текстовом, графическом, схематичном, числовом).

Учебно-тематический план

Содержание программы курса (34 часа)

I. Естественнонаучная картина мира. (6 часов)

(Теоретический и экспериментальный методы познания. Модельный эксперимент. Современное компьютерное моделирование. Мысленный эксперимент [3])

(Идея направленности природных процессов. Идея периодичности процессов в природе. Идея сохранения. Принципы симметрии. Дискретность вещества и поля. Корпускулярно-волновой дуализм [1])

(Основание: эмпирический базис, идеализированный объект, система величин, процедуры измерения.  Ядро: система законов, законы сохранения, фундаментальные постоянные. Следствия: объяснение фактов, практические применения, предсказания нового. Интерпретация: истолкование основных понятий и законов, осмысление границ применимости [2   ])

(Основные философские принципы познания: принцип соответствия, принцип симметрии, принцип сохранения, принцип относительности).

 (Основные философские принципы познания: принцип дополнительности, принцип причинности, переход количественных изменений в качественные, диалектика необходимости и случайности).

(Механика. Электродинамика. Квантовая механика. Квантовая электродинамика. Теория сильных и слабых взаимодействий. Статистическая физика. Термодинамика [2])

II. Классическая механика. (13 часов)

(Опыты и мысленные эксперименты Галилея. Всемирное тяготение. Опыты Гюйгенса[3])

(Основные понятия. Виды движения. Средства описания движения. Законы движения. Движение с переменным ускорением. Ускоренное движение по окружности).

(Основные понятия. Законы динамики. Основная (прямая) задача механики. Основная (обратная) задача механики.)

10. Законы Ньютона.

(Применяемая физическая система тел и модели. Описываемые явления. Суть закона. Примеры проявления. Границы применимости.)

11. Законы сохранения в механике.

(Формулировка и математическая запись закона. Применение в инерциальных системах отсчета. Требования к внешним силам. Требования к внутренним силам, действующим в системе тел. Роль законов сохранения)

12. Сила. Работа. Энергия.

 (Графическое представление силы, работы, энергии для вертикального и колебательного движения)

13. Статика.

(Виды равновесия тел. Модель абсолютно твердого тела. Принцип минимума потенциальной энергии. Условия равновесия тел.).

14. Простые механизмы и их применение.

(Рычаги: рычаг, блоки, ворот. Наклонные плоскости: наклонная плоскость, клин, винт. «Золотое правило» механики. КПД простых механизмов.)

15. Гидро- и аэростатика. Гидро- и аэродинамика.

(Общие свойства жидкостей и газов. Закон Паскаля. Закон Архимеда. Условия плавания тел. Движение тел в жидкостях и газах. Подъемная сила крыла самолета)

16. Структура и содержание классической механики.

( Основание механики. Ядро. Следствия)

17. Принцип относительности Галилея.

(Формулировка принципа относительности. Закон сложения скоростей. Пространство и время в теории относительности Галилея. Энергия уединенного тела. Кинетическая энергия тела.)

18. Релятивистская механика.

(Формулировка принципа относительности Эйнштейна. Закон сложения скоростей. Пространство и время в теории относительности Эйнштейна. Энергия уединенного тела. Кинетическая энергия тела.)

19. Сравнение классической и релятивистской механики.

(Сравнение классической и релятивистской механики.  Принцип дополнительности. Примеры проявления принципа относительности Эйнштейна)

III. Молекулярная физика и термодинамика. (14 часов)

20. Структура и содержание молекулярно-кинетической теории.

(Что изучает МКТ. Типичные явления. Основные понятия. Основные положения МКТ. Применения МКТ.)

21. Наблюдение броуновского движения.

(Наблюдение движения частиц краски в воде под микроскопом. Изменение характера движения частиц краски при нагревании жидкости. Составление плана и отчета работы. Изучение компьютерной модели «Броуновское движение» из мультимедийного курса «Открытая физика». Параметры описания броуновского движения. Каким закономерностям подчиняется движение броуновских частиц   [3])

22. Фундаментальные опыты в молекулярной физике.

(Опыты Рэлея по определению размеров молекул. Теоретические исследования Максвелла по распределению молекул по скоростям. Опыты Штерна.)

23. Фундаментальные опыты в молекулярной физике.

(Распределение Больцмана. Диалектика необходимого и случайного. Опыты Перрена по измерению массы молекул. Исследование свойств газов.)

24. Температура.

(Различные определения температуры. Шкала Цельсия. Шкала Кельвина. Шкала Фаренгейта. Шкала Реомюра.)

25. Графическое представление изопроцессов.

( Изобарный, изотермический, изохорный процессы в системах координат p-V,p-T,V-T.)

26. Идеальный газ.

(Статистический метод описания процессов в газах. Модель идеального газа. Связь макропараметров газа с микропараметрами газа.)

27. Следствия и границы применимости газовых законов.

(Следствия и границы применимости газовых законов. «Низшая степень холода». Условия применимости газовых законов).

28. Фундаментальное исследование тепловых явлений.

(Теория теплорода и ее опровержение в опытах Бенджамина и Дэви. Механический эквивалент теплоты в работах Майера и Джоуля. Понятие внутренней энергии.)

29. Восемь составляющих внутренней энергии. Способы изменения внутренней энергии.

(Кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул. Кинетическая энергия вращательного движения молекул. Кинетическая и потенциальная энергия колебательного движения молекул. Потенциальная энергия, обусловленная силами молекулярного взаимодействия. Химическая энергия (энергия внутримолекулярного взаимодействия), энергия электронных оболочек атомов и ионов. Внутриядерная энергия. Энергия гравитационного взаимодействия. Работа (трение и деформация) как способ изменения внутренней энергии тела. Теплопередача (конвекция, теплопроводность, излучение). Химические реакции (эндотермические и экзотермические).)

30. Применение первого закона термодинамики к различным газовым процессам. Адиабатный процесс.

31. Связь между основными величинами статистической механики и термодинамики. (Основное уравнение МКТ. Температура – мера средней кинетической энергии движения молекул. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Расчет внутренней энергии в процессе теплопередачи и в процессе совершения работы.)

32. Симметрия при типизации кристаллических твердых тел.

(Молекулярные, атомные, ионные, металлические кристаллические решетки. Центры симметрии, образующие кристаллические решетки. Силы взаимодействия в кристалле. Основные свойства. Примеры кристаллических веществ).

33. Структура и содержание термодинамики.

(Основание (основные понятия и явления). Ядро (первый и второй законы термодинамики). Следствия (применения термодинамики: энергетика, объяснение действия тепловых машин, расчеты теплоемкостей и различных тепловых процессов).

IV.Сюжетно-ролевая игра «Пресс-конференция». (1 час)

34. Сюжетно-ролевая игра «Пресс-конференция» («Английское Королевское общество с помощью современной техники и машины времени отправило электронные письма следующим ученым: Исааку Ньютону, Альберту Эйнштейну, Михаилу Васильевичу Ломоносову, Марии Склодовской-Кюри, Майклу Фарадею и Константину Эдуардовичу Циолковскому». Письма содержали приглашение на пресс-конференцию, в ходе которой ребятам предстоит: «научиться приводить в систему  свои знания о профессии ученого, задавать вопросы, вести дискуссию, познакомиться с малоизвестными фактами из жизнедеятельности великих физиков» [4])