Применение компетентностно-ориентированных заданий при выполнении лабораторных работ по физике

В настоящее время в российских вузах общее признание получила идея осуществления эффективного образования на основе реализации компетентностного подхода. Подготовка компетентного выпускника требует применения в образовательном процессе активных методов обучения, внедрения в учебный процесс новых форм и технологий обучения.

Изучение физики в военном техническом вузе имеет исключительно важное значение. Качественное освоение физических методов и навыков помогает офицеру в практической деятельности в войсках анализировать и моделировать обоснованные, оптимальные командирские решения [1].

В настоящее время в российских вузах общее признание получила идея осуществления эффективного образования на основе реализации компетентностного подхода. Подготовка компетентного выпускника требует применения в образовательном процессе активных методов обучения, внедрения в учебный процесс новых форм и технологий обучения. Очень важно, чтобы в процессе изучения отдельных дисциплин обучающиеся выполняли деятельность разного вида: частично-поисковую, репродуктивную, творческую продуктивную.

В качестве путей решения этой задачи в преподавании физики можно отметить использование активных форм самостоятельной работы, введение в лабораторный практикум профессионально ориентированных работ исследовательского характера, а также включение компетентностно-ориентированных заданий (КОЗ). Применение КОЗ во время выполнения лабораторного эксперимента позволяет индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения, корректировать действия в зависимости от полученных результатов, а также сделать интересной образовательную деятельность для обоих участников этого процесса.

КОЗ организует деятельность обучающегося, а не воспроизведение им информации или отдельных действий. Подобные задания готовят обучающихся к решению задач, возникающих в практической деятельности человека, формируют готовность к применению знаний и умений в процессе жизнедеятельности. От обычного задания КОЗ отличается тем, что обучающемуся предлагается определенный план действия при поиске ответа на вопрос и обязательно включается элемент решения проблемы. При таком способе подготовки и дальнейшем выполнении иностранными военнослужащими предложенного им КОЗ, обучающимся не приходится заучивать большой объем информации, а целенаправленные ответы на вопросы по теме стимулируют мыслительную деятельность, структурируют полученную информацию и позволяют выделять главное и достаточно быстро находить ответы на вопросы преподавателя при опросе.

Так при выполнении эксперимента на лабораторном занятии по дисциплине «Физика» при рассмотрении темы « Изучение свойств металлов и полупроводников» обучающимся предлагается задание на формирование учебно-познавательной, коммуникативной и информационной компетенций, при выполнении которого используются творческий, исследовательский, продуктивный характер деятельности.

Компетентностно-ориентированное задание по дисциплине «Физика» к лабораторному занятию « Изучение свойств металлов и полупроводников»

Компетенции: учебно-познавательная, информационная, коммуникативная.

Аспект: извлечение и обработка информации.

Стимул: до сравнительно недавнего времени в электротехнике применялись почти исключительно либо металлы, по которым заряд распространяется чрезвычайно легко, либо диэлектрики с очень высокими изолирующими свойствами. Дальнейшее изучение электропроводности веществ привело к открытию таких материалов, у которых электропроводность оказалась промежуточной между проводниками и диэлектриками. Эти вещества назвали полупроводниками. Их совершенно особые свойства открыли возможности чрезвычайно важных и многообещающих применений в различных областях науки и техники. Значительное изменение электропроводности проводников и полупроводников в зависимости от температуры является их отличительной чертой и широко используется в технике.

Задание: проведите эксперимент, нацеленный на определение температурного коэффициента проводника и энергии активации полупроводников, для того чтобы сделать вывод о том, как зависит их сопротивление от температуры. Результаты измерений занесите в таблицу по ходу эксперимента. Рассчитайте значения температурного коэффициента проводника и энергии активации полупроводников, сравните с табличными данными. Сделайте вывод по итогам эксперимента. Используйте при расчетах справочные материалы.

Источники информации:

• 1)    Курс физики: учебное пособие / Т.И. Трофимова. – М.: Издательский центр «Академия», 2016. – 560 с.

2)Лабораторный практикум по физике. Часть 3: учебно-методическое пособие / Н.А. Толмачева, Н.Л. Кузовова – Омск: ОФ ВА МТО, 2015. – 118 с.

Таблица 1. Определение температурного коэффициента проводника

Температура Т 1 , К	Сопротивление проводника R1, Ом	Температура Т 2 , К	Сопротивление проводника R2, Ом	Температурный коэффициент α, К-1

Таблица 2. Определение энергии активации полупроводника

Температура Т1, К	Сопротивление полупроводникаR1, Ом	Температура Т 2 , К	Сопротивление  по лупроводника R2, Ом	Энергия активации ΔЕ, эВ

Таблица 3. Сравнительная таблица проводников и полупроводников

Название	Проводники	Полупроводники
определение
примеры
свойства

Вывод:_____________________________

• 1.     Выполнить задание согласно

• 2.    Вычислите величину температурного коэффициента сопротивления метал-

• ла и ширину запрещенной зоны полупроводника по формулам:

• 3.    С помощью источников инфор

методике, предложенной в источнике 2.

R2 - Ria =----2----1— •

Rt t2 - R2 ^ ;

2kT, -T2 -IgR1

Д E =---------------2-.

0,4343(T2 -Tj )

мации:

• 1)    сравните полученное значение α

со справочными данными;

• 2)    определите принадлежность данного типа полупроводника к одной из трех групп: одноэлементные IV группы, двухэлементные типа А^IVВ^IV или двухэлементные типа А^IIIВ^V;

• 3)    найдите в тексте и объясните причины зависимости сопротивления проводников и полупроводников от температуры.

• 4.Заполнить сравнительную таблицу для проводников и полупроводников.

Модельный ответ:

Таблица 4. Определение температурного коэффициента проводника

Температура t 1 , 0C	Сопротивление проводника R 1 , Ом	Температура t 2 , 0C	Сопротивление проводника   R 2 , Ом	Температурный коэффициент α, К-1
30	4,14	70	4,7	0,0038

Таблица 5. Определение энергии активации полупроводника

Температура Т 1 , К	Сопротивление полупроводника R 1 , Ом	Температура Т 2 , К	Сопротивление полупроводника R 2 , Ом	Энергия активации ΔЕ, эВ
293	950	343	343	0,34

Таблица 6. Сравнительная таблица проводников и полупроводников

Название	Проводники	Полупроводники
определение	проводники — тела (вещества), в которых электрический заряд может перемещаться по всему его объему.	полупроводники – тела (вещества), занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.
примеры	медь, железо, алюминий, олово, свинец, золото, расплавленные соли, растворы кислот.	кремний, оксид меди, теллур, галий, германий, селен, селенид теллура
свойства	-обладают сверхпроводимостью; -прочность на изгиб, растяжение и т.д., -способность противостоять коррозии; -способность соединятся при помощи пайки, сварки.	-обратная зависимость проводимости от температуры; -сильная зависимость проводимости от температуры, электрического поля и примесей

Вывод:

Электропроводность полупроводников резко возрастет с повышением температуры, в то время как в металлах она падает.

Шкала оценивания:

– верное заполнение пятого столбца таблицы № 1 и 2 – по 20 баллов за каждый ответ;

– верное заполнение первого и второго столбцов таблицы № 3 – по 20 баллов;

– правильно сформулированный вывод – 20 баллов.

Оценка:«5» – 100 баллов, «4» – 80 баллов, «3» – 60 баллов, «2» – 20 баллов.

Обучение с использованием компетент-ностно–ориентированных заданий способствует развитию навыков самоорганизации деятельности, формированию умения объяснять физические явления, интегрировать знания, полученные в процессе изучения разных предметов, приводит к более прочному усвоению информации, способствует политехническому образованию обучающихся.