ИНОВАЦИОНЕН МОДЕЛ НА РАБОТА

ЧРЕЗ ИЗПОЛЗВАНЕ НА МИСЛОВНИ КАРТИ В УВОДЕН УРОК

(раздел „Механика” – 10. клас, профилирана подготовка)

 

Марияна Ганчева,
ПМГ „Акад. Иван Ценов”, Враца
рецензент: гл. ас. д-р Нели Димитрова

Въвеждащите уроци при започване на ново ядро от учебната програма играят важна роля за осигуряване на мотивация и опорни знания за предстоящата учебно-познавателна дейност. Чрез използването на мисловна карта учениците могат да получат една пълна и точна представа за съдържанието и начина на работа в предстоящите часове. Тази техника дава възможност те да се ориентират в основните дялове на механиката, основните понятия и закономерности, основните задачи, които предстоят, и начините за постигането им.

„Механиката се подразделя на три раздела: Кинематика, статика и динамика. Кинематиката изучава движението на телата извън зависимостта от техните причини, които обуславят това движение, статиката изучава условията за равновесие на телата, а динамиката изучава движенията на телата във връзка с причините, които обуславят този или друг характер на движението. Доколкото равновесието е частен случай на движение, законите на статиката се явяват частен случай от законите на динамиката. По тази причина в курса по физика статиката не се изучава отделно” [3, с.11].

Основни знания и умения според учебната програма. В този раздел ученикът трябва да може:
·       
да описва с векторни величини и закономерности кинематиката и динамиката на материална точка, движеща се в една равнина;
·       
да прилага принципите на механиката и описва движението на материална точка и системи от материални точки и твърдо тяло;
·        да прилага основни закономерности за равновесието на абсолютно твърдо тяло и въртене около една ос;
·        да формулира законите за запазване на енергията, импулса и момента на импулса и ги прилага за прости механични системи [4, с. 82].

Съответно с тези изисквания учениците би трябвало да постигнат следните резултати:
·        Познават кинематичните характеристики на механичното движение;
·        Разграничават скаларни от векторни величини;
·        Събират и разлагат вектори по компоненти в правоъгълна координатна система;
·        Прилагат закономерностите при праволинейни равномерни и равнопроменливи движения, свободно падане, движение по парабола и по окръжност;
·        Формулират принципите на механиката и ги илюстрират с примери;
·        Дават примери за различни видове сили;
·        Прилагат техника за записване на втория принцип на механиката векторно и по компоненти при анализиране на движението на едно тяло или свързани с нишка тела;
·        Формулират закона на Нютон за гравитацията за прости системи от материални точки и небесни тела [4, с. 82].

Основни идеализирани модели са отправно тяло, отправна система, материална точка, радиус-вектор, траектория и др. Основни величини са изминат път, преместване, скорост, ускорение. Основни понятия – инерциална отправна система, сила като векторна величина, маса. Основни зависимости – законите за пътя и скоростта в кинематиката и принципите на механиката, с които се решават правата и обратна задача на динамиката.

Иновационният модел е реализиран с ученици от 11. клас в Природоматематическа гимназия „Акад. Иван Ценов” във Враца. Учениците тук са с изявени наклонности към математиката и природните науки. Те изучават физика като втори профилиращ предмет с годишен хорариум 108 часа. С нарастването на възможностите на учениците за абстрактно мислене се увеличава и ролята на теоретичните методи на познание. Тези ученици са развили умения за логически разсъждения и за дедуктивно мислене, за абстрахиране от несъществените за даден случай страни на разглежданите явления.

Това са и основанията да приложа техниката „мисловна карта”, с която можех да обединя двете основни задачи, които имах – да се припомнят знанията от изученото в 9. клас и да се представи новото учебно съдържание по темата, като се развият умения за анализиране и систематизиране на изучаваните явления. Учениците да научат кои са основните дялове на механиката, основните задачи на тези дялове и се запознаят с величините и зависимостите, чрез които се постигат тези задачи.

Защо се спрях на техниката с мисловните карти

Първо, защото и аз, и учениците имаме полезен опит в съставянето на мисловни карти и използването на тази техника, и второ, защото напълно споделям следното твърдение: Мисловните карти са начин за организиране на изучавания материал. Авторът на записките решава кои думи са ключови и трябва да бъдат включени в картата. Тук трябва да отбележа, че подобно решение има връзка с нивото на индивидуалното знание. Който започва да навлиза в тайните на една наука, трябва да й отдели много време в този период. Овладяването на новите понятия, с които тази наука разполага, изисква време и труд. Картите, правени на този етап, ще съдържат основните понятия с тяхното подробно пояснение, ще отразяват взаимните връзки и отношения между тези понятия. Който е убеден, че съдържанието на понятията и техните взаимоотношения са фундаментални за опознаване на всяка наука, се съгласява и с необходимостта от точното им запомняне и разбиране. Когато те са оформени във вид на мисловни карти, запомнянето им е най-точно и най-бързо. На следващия етап, когато основните понятия са вече напълно ясни и манипулирането с тях не представлява никакъв проблем, те ще могат да фигурират в картите като единични ключови думи, могат да се явяват като части на по-общи понятия, елементи на някои явления [5].

Шестнайсетгодишната американска ученичка Лена Исраел, съавторка на Тони Бюзан в книгата „Мисловна сила за хлапета. Как да стана гений”, споделя: „Мисловната карта може да се разгледа за по-малко от минута, като пести време и позволява да запомните повече, защото ключовите думи са неразривно свързани. Мисловните карти обогатяват учението, те са забавни и уникални, стимулират творческото мислене и паметта, позволяват да организираш по-добре времето си, вместо да губиш часове в зубрене и преговаряне” [1, с. 216].

Тони Бюзан изброява предимствата на воденето на записки с мисловни карти и на обобщаващата мисловна карта:
·        Позволяват общата „картина” на знанията ви да е на ваше разположение по всяко време и така ви осигуряват по-балансирано и цялостно разбиране за темата.
·        Заемат много по-малко място от линейните бележки
·        Дават на мозъка ви фокус и рамка, в която да интегрирате знанията си по темата.
·        Увеличават „апетита” на мозъка за знания.
·        Позволяват ви да свързвате собствените си мисли и идеи с изразените в книги, лекции и други форми на представяне.
·        Много по-ефикасни са при преговор.
·        Помагат ви да запомняте по-лесно съдържанието на учебници, лекции и други форми на представяне и ще ви осигурят отлични резултати в ученето [1].

Учениците са работили с мисловни карти и знаят правилата, по които се конструират, за да имат максимален успех.

Планирах урока в следните последователни процедури, в съответствие с конструктивисткия модел за учене и преподаване.

1.      Съвместна работа за изясняване на основни понятия и поставяне на ключовите думи и основните понятия, изграждащи централната част на мисловната карта. В тази част на урока има роля и индивидуален доклад на ученици по предварително задание.

2.      Самостоятелна или групова работа по довършване на мисловната карта на базата на предварителни знания по темата от изученото в 9. клас; групите включват по двама или четирима ученици.

3.      Коментар на получените резултати и записване на един окончателен вариант на мисловната карта на дъската.

4.      Доизграждане на мисловната карта с новите елементи от теорията, която предстои да се разглежда.

Предварителна подготовка на преподавателя. Планиране на предварителната работа на учителя и учениците. Изясняване на основните изисквания от ДОИ към това учебно съдържание и определяне какво учениците могат да постигнат сами, имайки предвид, че са изучавали подобно ядро в 9. клас. Изготвяне и предварително раздаване на план, по който учениците да се подготвят за часа. Предварително задаване на темата, подготвяне на въпросите, които ще се обсъждат в контекста на всеки елемент от урока, и определяне на начина за получаване на обратна връзка в края на часа.

Предварителните задачи на учениците са да се справят с преговора от 9. клас, да си  припомнят начина на създаване на мисловна карта, а определени ученици получават индивидуална задача да се запознаят с текста от Тълковния речник, изяснявайки основни ключови понятия – механика, кинематика, динамика и статика.

Ход на урока

Поставен е въпрос, формулирана е темата: Да се информираме за основните дялове на механиката и всички основни теми, които ще изучаваме. За целта ще систематизираме цялата информация във вид на мисловна карта, която ще изработим до края на часа.

Целта се постига чрез няколко последователни взаимносвързани дейности:
·        Съвместна работа за изясняване на основни понятия;
·        Групова работа по довършване на мисловната карта на базата на предварителни знания по темата от изученото в 9. клас;
·        Коментар на получените резултати и записване на един окончателен вариант на дъската;
·        Доизграждане на мисловната карта с новите елементи от теорията, която предстои да се разглежда.

Конкретната работа започва с изясняване на основните понятия. Ученикът, който е поел индивидуалната задача да се справи с Тълковния речник, съобщава смисъла на понятията механика, кинематика, динамика и статика. Думите имат гръцки произход и означават:

– механика – наука за движението и равновесието на телата, под действие на физическа сила;

– кинематика – раздел от теоретичната механика, който изучава движението на телата от чисто геометрична гледна точка, без да се обръща внимание на силите, които движат телата, и на масите им;

– статика – дял от механиката, който изучава законите за равновесие на телата;

– динамика – дял от механиката, който изучава силите и предизвиканите от тях движения на материалните тела.

Преминава се към създаването на мисловната карта. В центъра на дъската с червен маркер се записват, първо, механика и от нея – трите дяла: кинематика (отляво), динамика (отдясно) и статика (под тях). Доколкото равновесието е частен случай на движение, законите на статиката се явяват частен случай от законите на динамиката.

В двата горни ъгъла се записват съответните задачи на кинематиката и динамиката. Съобщава се на учениците, че кинематиката трябва да определи положението на тялото по траекторията му във всеки момент от времето на неговото движение, като това се постига с чисто математическо, геометрично описание на движението. Разяснявам, че в този раздел няма да се интересуваме от причините, които променят движенията, и че този дял отговаря само на въпроса Как. Как се движат телата?

Припомня се на учениците, че динамиката разглежда причините за изменение на кинематичните величини. Въвежда се методът на принципите. Отговаря на въпроса Защо. Изяснява се подробно основната задача на динамиката: при постоянна маса, ако силата, приложена към материалната точка се променя с времето по зададен закон, съгласно основното уравнение на динамиката (втория принцип на механиката) по същия закон ще се изменя и ускорението на материалната точка. Когато познаваме закона, по който се мени ускорението, можем да намерим законите, по които се изменят и останалите величини – скоростта и положението на материалната точка. В това се състои решаването на правата задача на механиката.

С помощта на основното уравнение на динамиката, ако познаваме ускорението на материалната точка, можем да намерим резултантната сила, която действа. В намирането на закона за силата от закона за движението се състои решаването на обратната задача на механиката. Записва се съкратен вариант на задачата в горния десен ъгъл на картата.

Преминава се към следващия етап от работата. Учениците самостоятелно или по групи от по двама или четирима максимум продължават работата по изготвянето на картата. Те допълват картата, като записват основните понятия и величини, които вече са им известни, съобразявайки, че всеки дял трябва да включва съответните понятия и зависимости. Важен момент е да се отделят основните понятия в кинематиката от кинематичните закони на познатите вече движения.

След приключването на индивидуалната работа започва коментар по извършеното. Ученици показват направените от тях мисловни карти и коментират основните структури. В динамичната част на картата са отбелязани видове сили, маса и принципите на механиката. Споменават се познатите вече механични сили на тежестта, реакция на опората, тегло и сила на триене. Отбелязани са величините механична работа, мощност и кинетична и потенциална енергия.

Има ученици, които не са изпълнили предварителната задача и не са преговорили изучения материал, но по време на часа, когато със съучениците си изготвят своята интелектуална карта, си припомнят изученото в 9. клас. Колективната работа е причина те да не останат индиферентни към задачата и да работят пълноценно в клас. Общата работа ги мобилизира да не са ненужни в групата, това им помага да не се чувстват неуспешни и да продължат.

Тази част от урока се явява и като игрови момент, който разтоварва обстановката на претрупания с фактология преговор. От друга страна, дава възможност на учениците самостоятелно, само с начална помощ да обобщят и видят основните зависимости в уроците по механика от 9. клас, които тогава не са могли да осъзнаят.

В зависимост от активността на учениците при коментарите по изработеното от тях някои са поощрени и получават отлична оценка. Всичко това внася елемент на позитивизъм и ведрост в работата и позволява на учениците с лекота да приемат и новата информация, която трябва да им бъде предадена и да бъде допълнена в мисловната карта.

Последният етап от работата е да се допълни мисловната карта с новите елементи от механиката, които предстои да се изучат.

Чрез беседа с учениците се обосновава необходимостта от въвеждане на нови понятия като материална точка, отправна система, радиус-вектор, с които може да се опише по математичен път движението на телата. Припомнят се законите на движение и скорост за равномерно и равнопроменливо движение. Учениците установяват самостоятелно, че става дума за функции, чиято променлива е времето, и че в следващите часове ще имат задачата, отчитайки началните условия във всяка ситуация, да записват функции, изразяващи кинематичните закони. Установяват, че величините скорост, ускорение, с които и преди са работили, всъщност са векторни величини и трябва да отчитат и тяхната посока.

Записвам в картата на дъската, а учениците в тетрадките общите изрази на кинематичните закони: r = r (t)  и  v = v (t)

В динамичната част се обръща внимание на елемента на силата – приложна точка. Демонстрира се, че при различни приложни точки резултатите от действието на дадена сила са различни. Обосновават се понятията въртящ момент, инертен момент и момент на импулса, с които предстои да се запознаят в следващите часове. Тези величини се отбелязват и в мисловната карта. Допълнителен интерес предизвиква коментарът на втория принцип на механиката, който Нютон формулира по различен начин – чрез импулса. Дава се пример с космическата ракета, при която масата се променя заедно със скоростта. На мисловната карта към втори принцип се записва и новото уравнение, което прави впечатление на учениците, че изразява функция на две променливи – маса и скорост: F = d(mv)/dt Остава за изясняване още един въпрос за следващи занимания – въпросът за импулса. Отбелязват се на мисловната карта законите за запазване на импулса, момента на импулса и енергията.

Споменава се, че масата като основна динамична величина също търпи развитие. Припомня се, че тя е основна характеристика на телата, участващи в гравитационно взаимодействие. Записва се в картата закон на Нютон като предстояща задача за разглеждане. Като програмна насока за по-нататъшните занимания се споменава, че масата може да нараства при нарастване на скоростта, и допълнително се записват и релативистките ефекти като бъдещи въпроси за разглеждане.

Чрез изготвянето на подобна мисловна карта учениците получават една обща представа за предстоящото учебно съдържание и могат във всеки следващ момент да се ориентират в това, какво и защо ще изучават. Имат ясна перспектива пред себе си и за това има достатъчно основания. Поставените нови теми вече са в оперативното съзнание на учениците и те по-лесно ще преминават към  тях в следващите часове. Това се отразява благоприятно върху целенасоченото и активно обсъждане на темите. Учениците вече знаят основните моменти в тяхната по-нататъшна работа и това сваля стреса от новото и непознатото, от сложните формули и закони. Позитивната нагласа и ясните задачи увеличават възможностите и допринасят постиженията на учениците да достигнат в най-голяма степен до очакваните резултати. Следващите часове потвърждават правилността на прилагането на техниката „мисловна карта”. Учениците многократно се връщат към вече изготвената в този час карта, като си припомнят основните положения в теорията, оперативните понятия и величини и връзката между тях.

Давам си сметка, че по този начин създадена, мисловната карта губи едно от основните си предимства – да бъде израз на лъчисто мислене, но тя създава у учениците много и различни позитивни нагласи и практики:
·        нагласата да систематизират и анализират фактите;
·        нагласата да отделят главното от второстепенното;
·        нагласата да подхождат и към най-сложната ситуация позитивно и конструктивно;
·        практиката да търсят логиката в нещата и да ги подреждат по смислова значимост;
·        уменията да организират и подреждат цялостната си дейност.

И не на последно място, в тази мисловна карта те още веднъж виждат стройността на една физична картина, убеждават се в красотата на науката физика и на природата.

  

ЛИТЕРАТУРА

  1. Бюзан, Т., Б. Бюзан.  Твоят ум може всичко. С., Софт Прес ООД, 2010.
  2. Максимов, М. Учебник по физика и астрономия 10. клас. С., Булвест 2000, 2002.
  3. Савельев, И.В. Курс общей физики. М., 1970.
  4. Учебна програма. Ч. IV. С., МОН, 2003.
  5. http://liternet.bg/publish20/i_rangelova/kak_da_uchim/edin.htm