Элективный курс познакомит учащихся со структурой естественнонаучной 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. Курс построен 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:

наблюдение явления или эксперимент;

сравнение и сопоставление знаний;

самостоятельный перенос ранее усвоенных знаний и умений в новую ситуацию;

использование видеоматериалов, анимации, презентаций, раздаточного материала в виде алгоритмов, блок-схем, таблиц.

анализ;

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)

1. Цикл естественнонаучного познания.

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

2. Структура естественнонаучной картины мира.

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

3. Структура физической теории.

(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   ])

4. Связи между физическими теориями.

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

5. Связи между физическими теориями.

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

6. Основные физические теории.

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

II. Классическая механика. (13 часов)

7. Фундаментальные опыты в механике.

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

8. Структура и содержание кинематики.

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

9. Структура и содержание динамики.

(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])

Список литературы

1. Тарасов Л.В. Современная физика в средней школе. – М.: Просвещение, 1990. – 288 с.: ил. – (Б-ка учителя физики).;

2. Физика в таблицах. 7 – 11 кл.: Справочное пособие/ Авт.-сост. В.А. Орлов. 3-е изд. – М.: Дрофа, 2007. – 64 с.:ил.;

3. Фундаментальные эксперименты в физической науке. Элективный курс: Учебное пособие/Н. С. Пурышева, Н. В. Шаронова, Д. А. Исаев. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 159 с.:ил.;

4. Хуторской А. В., Хуторская Л. Н., Маслов И. С. Как стать ученым. Занятия по физике со старшеклассниками. – М.: Изд-во «Глобус», 2008. – 318 с. – (Профильная школа).