Формирование основ познавательной компетенции при работе с физическими понятиями

В современных стандартах школьного образования говорится о «формирование у школьников общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенций». Любому человеку необходимо быть эффективным, конкурентоспособным работником, быть творческим, самостоятельным, ответственным, коммуникабельным, способным решать проблемы личные и коллектива. Ему должна быть присуще потребность к познанию нового, умение находить и отбирать нужную информацию. Все эти качества можно успешно формировать в школе, используя компетентностный подход в обучении любому предмету, в том числе и физике, что является одним из личностных и социальных смыслов образования. В настоящее время многое меняется в государственной политике в области образования. В том числе, переосмысливаются подходы к формам изучения результативности обучения и критериям оценивания. Одна из тенденций этого направления – комплексные работы, позволяющие на материале одной работы оценить не только уровень знаний, умений и навыков по разным предметам, но и уровень сформированности компетенции у учащегося. 

Современное образование выходит на более высокий технологический уровень. Ведется поиск новых педагогических технологий, что связано с отказом от традиционного обучения и воспитания. Эти изменения связаны с введением в образовательную систему новых стандартов, программ и вместе с тем – требований к подготовке выпускников. Компетенция проявляется в новой деятельности, при переносе знаний в новую ситуацию, в нестандартной ситуации. Значит, если целью образования является компетенция, то универсальными способами деятельности будут компетентности, т.е. овладение человеком соответствующей компетенцией, включающей его личностное отношение к ней и предмету деятельности. Поэтому образовательная деятельность должна быть построена как система неких учебных ситуаций, заданий, направленных на реализацию определенных видов учебной деятельности, таких, как: готовность осваивать новые технологии, адаптироваться к иным условиям труда. Путем создания специальных заданий, в которых наиболее полно возможно использовать потенциал учащихся, и наряду с этим – формирование УУД, отношения и приобретения опыта. А значит, первая задача учителя – включение специально организованной деятельности учащихся в образовательный процесс на основе использования компетентностно-ориентированных заданий. Как раз формирование ключевых компетенций у учащихся предполагает использование компетентностно-ориентированных заданий в системе.Важнейшим видом учебной деятельности при обучении школьников является разрешение проблемных ситуаций, решение задач. Поэтому целесообразно формировать ключевые компетентности через специальные компетентностно-ориентированные задания.

Предметом исследования служат компетентностно-ориентированные задания при работе с физическими понятиями.

Цель работы состоит в разработке обоснования компетентностно-ориентированных заданий при работе с физическими понятиями.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Рассмотреть понятие компетентностного подхода в научной и научно-методической литературе, выявить его роль в процессе обучения физике учащихся основной школы.
2. Рассмотреть критерии компетентностно-ориентированных заданий.
3. Разработать систему компетентностно-ориентированных упражнений.

Для решения задач использованы следующие методы:

1. Изучение методической литературы по данной теме;
2. Изучение опыта работы учителей;
3. Анализ упражнений из школьных учебников, задачников по физике.

Практическая значимость работы состоит в возможности использования преподавателями разработанных материалов при подготовке к урокам и факультативным занятиям по физике.

1. Основные положения компетентностного подхода в обучении

1.1 Компетенция и компетентность как основные категории компетентностного подхода. Понятие о ключевых компетенциях

Так что значит ключевые компетенции? Определим, что есть «компетенция»:

• Отчужденное, заранее заданное социальное требование (норма) к образовательной подготовке ученика, необходимой для его эффективной продуктивной деятельности в определенной сфере.
• Заранее заданное социальное требование (норма) к образовательной подготовке, выраженное совокупностью взаимосвязанных смысловых ориентаций, знаний, умений, навыков и опыта деятельности ученика по отношению к определённому кругу объектов реальной действительности, необходимых для осуществления личностно и социально значимой продуктивной деятельности.

Но что означает «компетентность»? Исследуя различные источники, такие как словари, различную тематическую литературу, были обнаружены различные точки зрения на определение понятия «компетентность ученика»:

• Владение, обладание учеником соответствующей компетенцией, включающее его личностное отношение к ней и предмету деятельности.
• Совокупность личностных качеств ученика (ценностно-смысловых ориентаций, знаний, умений, навыков, способностей), обусловленных опытом его деятельности в определённой социально и личностно-значимой сфере.

Под ключевыми компетенциями применительно к школьному образованию понимается совокупность личных качеств учащихся, которые могут обеспечить самостоятельность в действиях при ситуациях неопределённости, решая актуальные для них проблемы. Эта способность может быть реализована и за рамками школьного образования. На данном этапе развития образовательной системы дано несколько различных точек зрения на состав ключевых компетенций, однако, общепринятым является совокупность компетенций, предложенная Хуторским. Перечень ключевых компетенций, который приведённый ниже, основывается на главных целях общего образования, структурном представлении социального опыта и опыта личности, а также основных видах деятельности ученика, позволяющих ему овладевать социальным опытом, получать навыки жизни и практической деятельности в современном обществе.

• Ценностно-смысловые компетенции. Это компетенции, связанные с ценностными ориентирами ученика, его способностью видеть и понимать окружающий мир, ориентироваться в нем, осознавать свою роль и предназначение, уметь выбирать целевые и смысловые установки для своих действий и поступков, принимать решения. Данные компетенции обеспечивают механизм самоопределения ученика в ситуациях учебной и иной деятельности. От них зависит индивидуальная образовательная траектория ученика и программа его жизнедеятельности в целом.

• Общекультурные компетенции. Познание и опыт деятельности в области национальной и общечеловеческой культуры; духовно-нравственные основы жизни человека и человечества, отдельных народов; культурологические основы семейных, социальных, общественных явлений и традиций; роль науки и религии в жизни человека; компетенции в бытовой и культурно-досуговой сфере, например, владение эффективными способами организации свободного времени. Сюда же относится опыт освоения учеником картины мира, расширяющейся до культурологического и всечеловеческого понимания мира

• Учебно-познавательные компетенции. Это совокупность компетенций ученика в сфере самостоятельной познавательной деятельности, включающей элементы логической, методологической, общеучебной деятельности. Сюда входят способы организации целеполагания, планирования, анализа, рефлексии, самооценки. По отношению к изучаемым объектам ученик овладевает креативными навыками: добыванием знаний непосредственно из окружающей действительности, владением приемами учебно-познавательных проблем, действий в нестандартных ситуациях. В рамках этих компетенций определяются требования функциональной грамотности: умение отличать факты от домыслов, владение измерительными навыками, использование вероятностных, статистических и иных методов познания.

• Информационные компетенции. Навыки деятельности по отношению к информации в учебных предметах и образовательных областях, а также в окружающем мире. Владение современными средствами информации (телевизор, магнитофон, телефон, факс, компьютер, принтер, модем, копир и т.п.) и информационными технологиями (аудио – видеозапись, электронная почта, СМИ, Интернет). Поиск, анализ и отбор необходимой информации, ее преобразование, сохранение и передача.

• Коммуникативные компетенции. Знание языков, способов взаимодействия с окружающими и удаленными событиями и людьми; навыки работы в группе, коллективе, владение различными социальными ролями. Ученик должен уметь представить себя, написать письмо, анкету, заявление, задать вопрос, вести дискуссию и др. Для освоения этих компетенций в учебном процессе фиксируется необходимое и достаточное количество реальных объектов коммуникации и способов работы с ними для ученика каждой ступени обучения в рамках каждого изучаемого предмета или образовательной области.

• Социально-трудовые компетенции. Выполнение роли гражданина, наблюдателя, избирателя, представителя, потребителя, покупателя, клиента, производителя, члена семьи. Права и обязанности в вопросах экономики и права, в области профессионального самоопределения. В данные компетенции входят, например, умения анализировать ситуацию на рынке труда, действовать в соответствии с личной и общественной выгодой, владеть этикой трудовых и гражданских взаимоотношений.

• Компетенции личностного самосовершенствования направлены на освоение способов физического, духовного и интеллектуального саморазвития, эмоциональной саморегуляции и самоподдержки. Ученик овладевает способами деятельности в собственных интересах и возможностях, что выражаются в его непрерывном самопознании, развитии необходимых современному человеку личностных качеств, формировании психологической грамотности, культуры мышления и поведения. К данным компетенциям относятся правила личной гигиены, забота о собственном здоровье, половая грамотность, внутренняя экологическая культура, способы безопасной жизнедеятельности.

Перечень ключевых компетенций дан в самом общем виде и нуждается в детализации, как по возрастным ступеням обучения, так и по учебным предметам и образовательным областям. Разработка образовательных стандартов, программ и учебников по отдельным предметам должна учитывать комплексность представляемого в них содержания образования с точки зрения вклада в формирование ключевых компетенций. В каждом учебном предмете (образовательной области) следует определить необходимое и достаточное число связанных между собой реальных изучаемых объектов, формируемых при этом знаний, умений, навыков и способов деятельности, составляющих содержание определенных компетенций.

1.2 Учебно-познавательная компетенция. Критерии их достижения в естественнонаучном образовании

В контексте данной работы мы рассмотрим более подробно учебно-познавательные компетенции и информационные. Данный тип компетенций нашёл отражение в стандартах второго поколения. Так, например, в состав федерального государственного стандарта общего образования входит следующее содержание: «В основе Стандарта входит системно-деятельностный подход, который должен обеспечить: формирование готовности к саморазвитию и непрерывному образованию; проектирование и конструирование развивающей образовательной среды для обучающихся; активную учебно-познавательную деятельность обучающихся», что и подразумевает учебно-познавательная компетенция, но этим ограничиваться не стоит, так как эта компетенция предполагает в том числе и способы организации целеполагания, анализа, рефлексии, самооценки, а так же навыки действий в нестандартных ситуациях, умение отличать факты от домыслов, владение измерительными навыками, использование вероятностных, статистических и иных методов познания. Следует отметить, что компетентностный поход ни в коем случае не исключает системно-деятельностный, личностный и другие походы. Они входят в состав компетентностного похода, и ни в коем случае не исключают друг друга, а наоборот дополняют.

Приоритетное место среди ключевых компетенций, предоставлено в сфере самостоятельной познавательной деятельности, основанной на усвоении способов приобретения знаний из различных источников информации.

Личностно-осмысленный опыт успешного осуществления учебно-познавательной деятельности можно определить как, один из элементов учебно-познавательной компетентности учащегося.

Учебно-познавательные компетенции:

• ставить цель и организовывать её достижение, уметь пояснить свою цель
• организовывать планирование, анализ, рефлексию, самооценку своей познавательной деятельности
• задавать вопросы к наблюдаемым фактам, отыскивать причины явлений, обозначать своё понимание или непонимание к изучаемой проблеме
• ставить познавательные задачи и выдвигать гипотезы
• выбирать условия проведения наблюдения или опыта
• использовать элементы вероятностных и статистических методов познания
• выступать устно и письменно о результатах своего исследования
• иметь опыт восприятия картины мира.

Учебно-познавательную компетенцию следует рассматривать как фактор социальной конкурентоспособности выпускников, ибо она позволяет получить качественное общее среднее образование, затем овладеть профессией, достичь нужной квалификации, при желании сменить специальность. Ключевой характер учебно-познавательной компетентности проявляется еще и в том, что она обязательно входит в остальные ключевые компетенции. Их овладение, и дальнейшее эффективное использование во многом зависят от познавательной составляющей. Данная компетентность занимает приоритетное место в совокупности компетентностей личности, так как обеспечивает присвоение человеком всего целостного и разнообразного мира культуры.

Учебно-познавательная компетенция разделяется на составляющие: целеполагание, планирование, анализ, рефлексия, самооценка . В стандарте среднего общего образования к требованиям подготовке выпускников
имеется следующее содержание «умение самостоятельно определять цели и составлять планы, осознавая приоритетные и второстепенные задачи», для достижения данного умения ученик должен уметь объяснять причины, по которым он приступил к решению проблемы, сформулированной учителем, уметь описать ситуацию и указать свои намерения, уметь обосновать идеальную (желаемую) ситуацию, уметь назвать противоречия между идеальной и реальной ситуацией, уметь формулировать задачи, соответствующие цели работы, уметь предлагать способы убедиться в достижении цели, уметь обосновать достижимость цели и назвать риски, уметь предлагать стратегию достижения цели на основе анализа альтернативы. 

Так же в требованиях к подготовке выпускников говорится «самостоятельно осуществлять, контролировать и корректировать учебную, внеурочную и внешкольную деятельность с учетом предварительного планирования; использовать различные ресурсы для достижения целей; выбирать успешные стратегии в трудных ситуациях» для этого учащиеся должны уметь предлагать действия, необходимые для достижения цели работы, а так же необходимые ресурсы, описывать последовательность действий по достижению цели, указывать взаимосвязь данных действий, составлять план действий, указывать время для выполнения действий, описывать результат, его характеристики важные для использования результата, указывать каким образом учащийся панирует использовать результат, называть обоснованно потенциальных потребителей результата. Для достижения умения контроля, учащийся должен уметь планировать текущий контроль с учетом специфики деятельности. 

Так же при оценке результатов ученики должны уметь высказывать оценочное отношение к полученному результату, аргументировать отношение, сравнивать ожидаемый результат и полученный, делать вывод о соответствии результата замыслу, предлагать способы оценки результата, высказывать своё отношение к проекту и называть трудности, с которыми он столкнулся при работе над проектом, приводить причины успехов и неудач (трудностей) в работе над проектом, предлагать способы преодоления трудностей, с которыми он столкнулся при работе, выделять и аргументировать возможность использовать освоенные в ходе работы умения в других видах деятельности, анализировать результаты работы с точки зрения жизненных планов на будущее. 

Это нашло отражение в стандартах среднего общего образования «ориентироваться в социально-политических и экономических событиях, оценивать их последствия; умение самостоятельно оценивать и принимать решения».
Данная компетенция – учебно-познавательная непосредственно связана с образованием учащихся в школе. И для составления заданий для учащихся, мы будем опираться на них, как на подтверждения компетентностно-ориентированных задач.

1.3 Пути формирования учебно-познавательной компетенции в школьном курсе физики

Обеспечить качественное усвоение стандарта образования, и вместе с тем учебно-познавательной и информационной компетенции возможно только через специально организованную работу учащихся.

При рассмотрении курса физики основной школы, возможно рассмотрение следующих способов формирования учебно-познавательной компетенции:

1. Обучение физическим приёмам мышления, способам и методам постижения истины в ходе экспериментальной деятельности. 

Ученикам даётся возможность самостоятельно делать выводы при проведении опытов. Получая задания, они проверяют гипотезу, выдвинутую в начале урока. Например:

• все вещества состоят из частиц;
• в жидкости и газе существует выталкивающая сила;
• кристаллическое тело имеет постоянную температуру плавления;
• ускорение тела зависит от его массы и величины силы, приложенной к нему.

В этом случае идёт отработка умений ставить физический опыт, проводить наблюдение, анализировать, делать публичное сообщение о проделанной работе. Общение в группах позволяет развивать необходимые качества личности.

2. Составление кроссвордов, сообщений, сочинений к изученной теме. Данная форма обучения предполагает нестандартное использование полученных знаний, позволяет ученикам проявить свои творческие способности.

3. Создание электронных презентаций. Формирование умения использовать информационные технологии в процессе обучения.

4. Вывод учащихся на новое понятие. 

Данная форма обучения представляет некое подобие мозгового штурма. Ученики получают задание практического характера. Например, учащимся 8 класса можно предложить перечислить материалы, используемые при строительстве дома перед началом изучения понятия теплопроводность. Такой подход к изучению физики делает её наиболее приближенной к реальной жизни.

Если рассматривать курс физики старшей школы, то здесь можно ещё добавить некоторые виды деятельности, направленные на формирование компетенции:

1. Работа на второй ступени изучения школьного курса физики строится на использовании базовых знаний, полученных в основной школе при максимальной самостоятельности учащихся. Основной формой организации занятий является групповая работа, в ходе которой каждая группа движется в своем направлении согласно заданной теме. Такой подход даёт возможность активизировать интерес учащихся к предмету, рассмотреть роль физики в построении картины мира и в развитии технической цивилизации. 

Направления работы групп:

• история становления представлений по данной проблеме, поиск и систематизация информации;
• экспериментальное исследование проблемы;
• решение задач, моделирование процессов;
• объяснение природных явлений, исследование применения физических принципов для создания технических устройств.

2. При такой организации занятий, контролем деятельности являются:

• результаты перекрёстных дискуссий
• отчёт группы в ходе итогового занятия
• тестовая работа по теме
• оценка работы каждого члена группы её руководителем
• лучшие в номинациях: «За лучшую находку в Интернете о физическом понятии», «За лучшее исследование», «За лучшую презентацию физического понятия» и т.д.

3. Организация перекрёстных дискуссий осуществляется в виде мозгового штурма. Опираясь на материал, собранный группой, учащиеся дают ответы на ряд нестандартных вопросов, выдвигая свои идеи, размышляя над проблемой.

Тест на проверку компетентностей не может считаться верным (валидным), если проверяет не деятельность, а некую информацию (пусть и об этой деятельности). Хотя отдельные аспекты компетентностей возможно и целесообразно проверять с помощью закрытых вопросов, необходимость отслеживания нового результата образования в целом заставляет специалистов обращаться к тестовым заданиям открытого типа, которые названы так потому, что ответ на вопросы этих заданий не может быть спрогнозирован дословно. 

Ведь выполнение заданий открытого типа требует от учащегося совершения определенной деятельности по поиску необходимой информации, разрешению возникшей проблемы или оформлению результатов ее решения. Такое задание всегда требует развернутого ответа.

2. Формирования учебно-познавательной компетенции на уроках физики

2.1 Способы конструирования компетентностно-ориентированных заданий при работе с физическими понятиями

При конструировании компетентностно-ориентированных заданий возможно использование таблицы – «Конструктор задач», предложенная Ильюшиным Л.С.. Как показывает Ильюшин Л., конструировать компетентностно-ориентированные задания можно на основании таксономии целей Б. Блума. Блум выделяет шесть категорий учебных целей: знание, понимание, применение, анализ, синтез, оценка. Каждая категория раскрывается им через систему действий ученика. Так, например, знание предполагает запоминание и воспроизведение изученного материала. Речь может идти о различных видах содержания – от конкретных фактов до целостных теорий. Общая черта данной категории – припоминание соответствующих сведений. Действия ученика, адекватные данной
категории: знание употребляемых терминов, конкретных фактов, методы и процедуры, основные правила и принципы и др.. Опора на эту таксономию позволяет формулировать компетентностно-ориентированные задания, поскольку она предусматривает результаты обучения, адекватные основным идеям компетентностного подхода, в частности в ней проектируется (планируется) усвоение учащимися таких действий – оценивания, синтез и др. В конструкторе, предложенном Ильюшиным Л.С., данная цель будет достигаться посредством определённых вопросов, заданий, упражнений, которые могут начинаться со следующих формулировок – назовите основные части… (см. табл.). Таким образом, используя таблицу, мы имеем возможность оперативного конструирования комплексных задач, используя набор формулировок заданий (в виде «незаконченных предложений»). Выбирая по одному заданию из каждой строки таблицы, разработчик задачи обеспечивает полноту её дидактического наполнения.

Пользуясь данными таблицами, как опорными инструментами для составления компетентностно-ориентированных заданий, я составляю комплект задач. Так же материалом для набора заданий мне будут служат учебники и задачники, в содержании которых имеется данная тема.

Приведу примеры компетентностно-ориентированных заданий.

7 класс. Тема "Архимедова сила”

• Составьте список понятий, касающихся выталкивающей силы.
• Покажите связи, которые, на ваш взгляд, существуют между силой -Архимеда, плотностью жидкости, объёмом погружённого тела, весом вытесненной жидкости.
• Сделайте эскиз рисунка , который показывает, что сила Архимеда зависит от плотности жидкости.
• Оцените значимость силы Архимеда для судостроительства.

2.2 Методика пошагового формирования физических понятий.

Шаг 1. Для получения учащимися первоначального представления о физическом понятии на уроках физики используются:

• демонстрации физических явлений, в которых отражено это понятие;
• выполнение фронтальных лабораторных опытов, иллюстрирующих изучаемое понятие;
• рассмотрение примеров из жизни, отражающих смысл изучаемого понятия.

Шаг 2. Определение физического понятия.

В зависимости от особенностей изучаемого понятия учитель дает учащимся его словесное определение (формулировку), рассматривает физический смысл или описывает математическую модель понятия.

Шаг 3. Построение математической конструкции изучаемого понятия предполагает запись математической модели рассматриваемого понятия в символьной форме и изучение единиц измерения понятия.

Шаг 4. Для повышения эффективности формирования физических понятий целесообразно показывать становление понятия, историю его развития и техническое применение.

Шаг 5. Выделяются внутрипредметные и межпредметные связи.

При обучении физике одно и то же понятие изучается в разных разделах. Использование при формировании физических понятий внутрипредметных связей позволяет учителю углублять содержание понятия, опираясь на ранее изученный материал. Применение межпредметных связей способствует внедрению в физику знаний из других наук, что расширяет кругозор учащихся.

Шаг 6. Практическое применение изучаемого понятия позволяет учащимся применить полученные знания об изучаемом понятии на практике: в процессе решения физических задач как качественных, так и количественных, выполнения фронтальных лабораторных работ и опытов, иллюстрирующих физические явления, в которых представлено рассматриваемое понятие.

Шаг 7. Рассматривая физическое понятие, для более полного понимания физической сущности понятия, необходимо определить границы его применимости.

Шаг 8. Методологический анализ содержания физического понятия предполагает выделение его философского, общенаучного и конкретно-научного содержания.

Философское содержание понятия является высшим уровнем абстрагирования и всеобщности.

Общенаучное содержание понятия выражает моменты единства, тождества, связи объективной реальности и процесса ее познания, фиксируя общие, инвариантные их черты, свойства, тенденции для всеобщего круга отраслей научного знания.
Конкретно-научное содержание понятия характеризуется непосредственной генетической и предметно-содержательной связью с данной областью знания. Физическое содержание научных понятий связано с измеримостью характеристик и свойств объектов исследования. Наличие того или иного содержания понятий зависит от их степени общности.

Шаг 9. Овладение понятием связано с активной мыслительной деятельностью учащихся, следовательно, работая с понятиями нужно научить учащихся систематизировать полученные знания. Одним из способов реализации методологического подхода к формированию физических понятий является использование на занятиях систематизирующих таблиц и схем, в которых физическое понятие рассматривается более полно. Систематизация содержания физических понятий осуществляется при проведении физического практикума в старших классах средней школы.

Шаг 10. В процессе формирования физических понятий необходимо обобщать полученные знания. Реализовать обобщение полученных знаний на уроках физики можно, используя обобщающие таблицы и схемы, в которых физические понятия рассматриваются в концепции эволюции физической картины мира. Конечной целью этого шага при формировании физических понятий является раскрытие, систематизация и обобщение закономерностей и свойств изучаемого понятия.

Шаг 11. Рефлексия позволяет помочь учащимся проанализировать все предыдущие действия при формировании физических понятий и осознать результат выполненных действий, определить и сравнить изучаемое понятие с другими, насколько оно трудно в усвоении, какие трудности у них возникли в процессе изучения. Учащимся предлагается ответить на следующие вопросы (эти вопросы предварительно под запись даются учащимся на вводном занятии).

1. Что было выполнено?
2. Как выполнялось?
3. Какие трудности возникли при изучении понятия?
4. Почему?
5. Что удалось лучше всего?
6. Почему именно это удалось лучше?

Для примера рассмотрим использование методологического подхода к формированию понятия "Плотность” в 7-ом классе средней школы.

Шаг 1. При изучении понятия плотности веществ можно начать со следующей вступительной беседы.

Учитель: Одинаково ли погружается тело в воду во время купания в море и в озере?
Ученик: Нет, тело сильнее погружается в озере.
Учитель: Как вы думаете, почему?
Ученик: Потому что в море вода соленая.
Учитель: Да, действительно в соленой воде плавать легче. Как вы думаете, почему?
Ученик: Наверное, какие-то характеристики этих жидкостей различны.
Учитель: Все вещества характеризуются плотностью.

Далее учащимися выполняется фронтальный лабораторный опыт: учащимся раздаются по два цилиндра одинакового объема, но разной массы. Взвесив цилиндры, учащиеся приходят к выводу, что эти два цилиндра изготовлены из разных веществ, следовательно, имеют различную плотность.

Затем проводится демонстрация: демонстрируются два кубика равной массы, но разного объема. Если взять кубики из железа и пробки массой по 1 кг, то объем железного куба равен 0,00013 м3, а пробкового – 0,0042 м3. Следовательно, можно сделать вывод, что плотности этих веществ разные.

Шаг 2. Дается определение плотности: плотность – это физическая величина, численно равная отношению массы тела к его объему.
Физический смысл этого понятия заключается в том, что плотность вещества показывает массу одного м3 данного вещества.

Шаг 3. Математической конструкцией данного понятия является формула для вычисления плотности вещества.
Формула для расчета и единица измерения плотности.

Шаг 4. Учащимся предлагается подготовить рефераты или доклады о техническом применении данного понятия. Например, учащиеся могут раскрыть устройство и принцип действия приборов предназначенных для измерения плотности веществ.

Плотномер - это прибор для непрерывного (или периодического) измерения плотности веществ в процессе их производства или переработки, устанавливается непосредственно в производственных агрегатах или технологических линиях. По принципу действия плотномеры делятся на следующие основные группы: поплавковые, весовые, гидростатические, радиоизотопные, вибрационные, ультразвуковые. Поплавковые плотномеры бывают с плавающим поплавком (представляют собой ареометр постоянной массы) или с погруженным поплавком (ареометр постоянного объёма).

Ареометр - прибор, в виде стеклянного поплавка с делениями и грузом внизу, предназначенный для измерения плотности жидкостей и твердых тел. Принцип действия ареометра основан на законе Архимеда.

Различают:

• ареометры постоянного веса, в которых глубина погружения ареометра обратна плотности жидкости;
• ареометры постоянного объема, в которых плотность определяется по массе гирь, снятых или добавленных для погружения ареометра до метки, указывающей объем вытесненной жидкости.

Шаг 5. Внутрипредметные связи данного понятия:

• понятие плотности связано с понятием массы тела и понятием объема тела;
• понятие плотность используется при изучении тепловых явлений в 8-ом классе, в разделе "Механика” в 7-ом, 9-ом классах, в разделе "Молекулярная физика и термодинамика” в 10-ом классе;
• в 10-ом классе в курсе электродинамики используется понятие плотность тока, плотность заряда.

При изучении этого понятия необходимо реализовать и межпредметные связи. Это связь с естествознанием и природоведением, здесь
рассматриваются плотности жидкостей и твердых тел. В химии рассматривается плотность веществ, а в географии – плотность населения.

Шаг 6. Учащиеся решают задачу.

Чтобы получить латунь, сплавили куски меди массой 178 кг и цинка массой 355 кг. Какой плотности была получена латунь?
Решение задачи №1.

Домашний физический эксперимент: каждому ученику предлагается определить среднюю плотность человеческого тела. Свою массу можно определить на весах. Воспользовавшись легендой об Архимеде можно достаточно просто определить объем своего тела (погрузившись полностью в ванну, человек вытеснит по объему воды ровно столько, каков объем его тела). Объем своего тела можно определить следующим образом: надо отметить уровень воды в ванне до и после погружения. Определить объем воды между этими двумя уровнями можно, посчитав сколько литровых банок воды необходимо вылить в ванну, чтобы вода поднялась от первого уровня до второго. Затем, воспользовавшись формулой для расчета плотности, каждый ученик высчитывает плотность своего тела.

В классе необходимо обсудить результаты домашнего эксперимента и учащиеся должны сделать вывод: средние плотности всех человеческих тел приблизительно одинаковы и немного больше плотности воды.

Шаг 7. Понятие "Плотность” используется для макромира и мегамира.

Шаг 8. Содержание понятия "Плотность” представлено в таблице 1.

Шаг 9. Учащиеся работают с таблицами плотностей в учебнике Перышкина А. В. "Физика -7”, стр. 50-51 и им предлагается ответить на следующие вопросы:

1. Что такое плотность?
2. В каких единицах измеряется плотность?
3. Какова плотность меди?
4. Что это означает?
5. Назовите вещество с наименьшей плотностью.
6. Чему она равна?
7. Что это означает?
8. Назовите вещество с наибольшей плотностью.
9. Чему она равна?
10. Что это означает?