Физика, 11-е классы (сентябрь-октябрь) Характеристика инструментария Для проведения стартовой диагностики знаний по физике учащихся 11-х классов было разработано два комплекта тестов (8 вариантов). Каждый вариант диагностической работы состоял из 16 заданий: 13 заданий с выбором одного правильного ответа из четырёх предложенных и 3-х заданий с кратким ответом. Одно задание с кратким ответом представляло собой расчетную задачу, два задания - на установление соответствия позиций, представленных в двух множествах.
В каждом варианте были представлены как задания базового уровня сложности, так и задания повышенного уровня сложности (до 30% заданий).
Проверочные материалы включали основные элементы содержания курса физики основной школы и курса физики за 10-й класс старшей школы. Распределение заданий по основным содержательным блокам учебного курса представлено в таблице 1.
Таблица 1
№
п/п
| Содержательные блоки
| Число заданий
в варианте
| 1
| Механика
| 5
| 2
| Молекулярная физика. Термодинамика
| 4
| 3
| Электродинамика
| 5
| 4
| Физические методы изучения природы
| 2
| Всего:
| 16
|
Тест включал в себя задания:
на понимание и применение основных физических законов (законов Ньютона, закона сохранения импульса, закона всемирного тяготения, закона сохранения механической энергии, закона сохранения электрического заряда, закона Ома для участка цепи и закона Ома для полной цепи, уравнения состояния для идеального газа, первого закона термодинамики);
на знание основных физических величин и их единиц в системе СИ (скорости и ускорения при равноускоренном прямолинейном движении, силы тяжести и силы упругости, импульса, кинетической и потенциальной энергии, внутренней энергии, силы тока, электрического напряжения, электрического сопротивления и др.);
на знание основополагающих понятий и физических моделей (строение вещества, модели агрегатных состояний вещества, электростатическое поле и др.);
на узнавание и описание физических явлений (диффузия, изопроцессы в газах, превращение энергии из одного вида в другой и др.);
на владение основами методологических умений (знать назначение приборов, правильно составлять схемы включения электрических приборов в экспериментальную установку);
на умение применять полученные знания для решения расчетных задач базового уровня сложности;
на владение универсальными учебными умениями работать с информацией различного типа.
Каждый вариант теста составлялся таким образом, чтобы в заданиях использовались различные способы представления информации: графики, схемы, схематичные рисунки.
Распределение заданий по проверяемым умениям представлено в таблице 2:
Таблица 2
№
п/п
| Блоки проверяемых умений
| Число заданий
в варианте
| 1
| 1.1. Знать/понимать смысл физических понятий
| 1 – 2
| 2
| 1.2. Знать/понимать смысл физических величин
| 3 – 4
| 3
| 1.3.Знать/понимать смысл физических законов
| 4 – 6
| 4
| 2.1.1. Уметь описывать и объяснять физические явления и свойства тел
| 0 – 1
| 5
| 2.4. Уметь определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле; продукты ядерных реакций на основе законов сохранения электрического заряда и массового числа
| 1 – 2
| 6
| 2.5.3. Уметь измерять физические величины
| 1
| 7
| 2..6. Уметь применять полученные знания при решении физических задач
| 3 – 4
|
Основные результаты выполнения диагностической работы
Диагностическую работу по физике выполняли 2694 обучающихся 11-х классов (135 классов) из 123 общеобразовательных учреждений Москвы.
Распределение учащихся по количеству полученных тестовых баллов представлено на диаграмме.
Рис.1
Доля учащихся, не достигших достаточного уровня овладения учебным материалом (выполнили менее 6 заданий), составляет 22% (586 учащихся).
Только 34% тестируемых выполнили тест по физике на «хорошо» и «отлично», набрав от 10 до 16 баллов. Анализ результатов выполнения диагностической работы
по физике В приведенной ниже таблице представлены средние (по двум комплектам) результаты выполнения заданий по темам.
Содержательный элемент считается усвоенным, если процент выполнения для заданий базового уровня сложности превышает 65%, а для заданий повышенного и высокого уровня сложности – 50%.
Таблица 3 Код темы
| Контролируемое содержание
| Средний % выполнения
| 1_1_3
| Скорость
| 45%
| 1_1_6
| Прямолинейное равноускоренное движение
| 59%
| 1_2_01
| Инерциальные системы отсчета. Первый закон ньютона
| 81%
| 1_2_07
| Второй закон ньютона
| 71%
| 1_2_08
| Третий закон ньютона
| 71%
| 1_2_10
| Сила тяжести
| 63%
| 1_2_12
| Сила упругости. Закон Гука
| 78%
| 1_20_1
| Закон сохранения механической энергии
| 58%
| 1_4_01
| Импульс тела
| 65%
| 1_4_03
| Закон сохранения импульса
| 30%
| 1_4_08
| Потенциальная энергия
| 30%
| 2_1_01
| Модели строения газов, жидкостей и твердых тел
| 54%
| 2_1_04
| Диффузия
| 70%
| 2_1_05
| Взаимодействие частиц вещества
| 59%
| 2_1_08
| Абсолютная температура
| 66%
| 2_1_09
| Связь температуры газа со средней кинетической энергией его частиц
| 71%
| 2_1_11
| Уравнение Клапейрона-Менделеева
| 49%
| 2_2_01
| Внутренняя энергия
| 45%
| 2_2_07
| Первый закон термодинамики
| 45%
| 3_1_03
| Закон сохранения электрического заряда
| 53%
| 3_1_04
| Закон Кулона
| 56%
| 3_1_05
| Действие электрического поля на электрические заряды
| 41%
| 3_1_06
| Напряженность электрического поля
| 45%
| 3_1_12
| Электрическая емкость. Конденсатор
| 29%
| 3_05_2
| Сила тока
| 40%
| 3_05_3
| Напряжение
| 44%
| 3_06_2
| Параллельное и последовательное соединение проводников
| 56%
| 3_2_03
| Закон Ома для участка цепи
| 57%
| 3_2_04
| Электрическое сопротивление
| 59%
| 3_2_06
| Закон Ома для полной электрической цепи
| 35%
| 5_2_1
| Международная система единиц
| 54%
| 5_2_4
| Физические процессы (изменение физических величин) в механике
| 38%
| 5_2_6
| Физические процессы (изменение физических величин в электродинамике)
| 17%
| Среднее:
| 52%
|
К началу 11-го класса учащиеся уже изучили весь школьный курс физики по темам «Механика» и «Молекулярная физика и термодинамика». В соответствии с данными, полученными в ходе тестирования, можно сделать следующие выводы.
При изучении темы «Механика» достигнут уровень усвоения основных законов динамики (трех законов Ньютона), однако основополагающие законы сохранения (закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии) остались не усвоенными.
Знания по теме «Молекулярная физика и термодинамика» являются отрывочными и бессистемными. Тестирование выявило знание явления диффузии, но знания о модели строения вещества в различных агрегатных состояниях остались неотработанными. Учащиеся хорошо отвечали на вопросы, связанные с определением абсолютной температуры и ее связью со средней кинетической энергией поступательного движения молекул, но не справились с заданиями на внутреннюю энергию, уравнение Клапейрона-Менделеева, первый закон термодинамики.
Ни для одного из проверяемых элементов содержания по теме «Электродинамика» не достигнут уровень усвоения 65%. Задания составлялись частично по материалу, пройденному в курсе основной школы, частично – в курсе «Электростатика», изучаемому в конце 10-го и начале 11-го класса (в зависимости от УМК). Изучение таких тем, как «Закон Кулона», «Действие электрического поля на электрические заряды», «Напряженность электрического поля», проходило незадолго до диагностики и, конечно, ожидались более высокие результаты. Вероятно, низкий процент усвоения изучаемого материала связан с тем, что в старшей школе учащиеся настроены на профильное изучение отдельных предметов, необходимых для поступления в выбранный ВУЗ. Это серьезная проблема в современной школе, так как понятно, что при таком положении дел мы потеряем фундаментальность школьного образования. Безусловно, сказывается и сокращение часов, отводимых в базисном учебном плане на изучение такой фундаментальной науки, как физика.
Рассмотрим некоторые из заданий, которые вызвали затруднения у школьников.
Одним из затруднений, которые выявило диагностическое тестирование, является чтение графиков. Учащиеся испытывали затруднения при анализе данных графиков зависимости ускорения от времени или зависимости силы от времени в заданиях на второй закон Ньютона (примеры 1 и 2). Пример 1.
Тело, двигаясь вдоль оси ОХ прямолинейно и равноускоренно, за некоторое время увеличило свою скорость в 3 раза. Какой из графиков зависимости проекции ускорения ах от времени t соответствует такому движению?
1)
|
(39% - правильный ответ)
| 2)
|
(56%)
| 3)
|
(1%)
| 4)
|
(4%)
|
Больше половины учащихся, выбравших ответ 2, не владеют понятием равноускоренного движения.
Пример 2.
На рисунке изображен график изменения модуля силы F, действующей на тело, от времени t в инерциальной системе отсчета. В какой(-ие) промежуток(-ки) времени тело двигалось равноускоренно?
1)
| только в [0 – 1] c – (23%)
| 2)
| только в [1 – 3] c – (52% - правильный ответ)
| 3)
| только в [3 – 4] c – (2%)
| 4)
| в [0 – 1] c и [3 – 4] c – (23%)
|
Анализируя данный график, учащиеся должны были опираться на понятие равноускоренного движения и сущность второго закона Ньютона. Учитывая, что с заданиями на анализ формулы второго закона Ньютона справилось в среднем более 70% тестировавшихся, можно предположить, что затруднение связано с неусвоенностью понятия равноускоренного движения.
Изучение физики невозможно без сформированных на уроках математики умений анализировать зависимость одних величин от других, связанных формулой. По результатам диагностики школьники традиционно испытывают затруднения, связанные с математическим анализом формул, особенно если зависимость от изменяемого параметра квадратичная (пример3). Пример 3.
Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов, если расстояние между ними уменьшить в 3 раза?
1)
| увеличится в 3 раза – (20%)
| 2)
| уменьшится в 3 раза – (8%)
| 3)
| увеличится в 9 раз – (55% - правильный ответ)
| 4)
| уменьшится в 9 раз – (17%)
|
Знания учащихся подчас крайне поверхностны. Показательны в этом плане примеры 4 и 5. Учащиеся усвоили формулу для перевода показаний температуры из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина (процент выполнения 84%). При этом абсолютная шкала температур осталась для учащихся достаточно абстрактной моделью, и с заданием на равенство температурных интервалов тестируемые не справились (процент выполнения 31%). Пример 4.
Температура газа в сосуде равна 2 °С. По абсолютной шкале температур это составляет
1)
| 275 К – (84% - правильный ответ)
| 2)
| 271 К
(8%)
| 3)
| 136,5 К
(3%)
| 4)
| 546 К
(5%)
|
Пример 5.
Температуру твердого тела понизили на 10 С. По абсолютной шкале температур это изменение составило
1)
| 10 К – (31% - правильный ответ)
| 2)
| 263 К
(34%)
| 3)
| 283 К
(29%)
| 4)
| 0 К
(6%)
|
Задания на действие электростатического поля на заряженную частицу, очевидно, выполнялись на интуитивном уровне. Независимо от знака частицы направление ускорения отождествляется с направлением линий напряженности электростатического поля, поэтому для положительно и отрицательно заряженных частиц процент выполнения резко различается (примеры 6 и 7) Пример 6.
Электроны в пучке движутся
с постоянной скоростью так,
как показано на рисунке.
На каком рисунке изображено электрическое поле, которое вызовет торможение электронного пучка?
1)
|
(21%- правильный ответ)
| 2)
|
(59%)
| 3)
|
(10%)
| 4)
|
(10%)
|
Пример 7.
Протоны в пучке движутся
с постоянной скоростью так,
как показано на рисунке.
На каком рисунке изображено электрическое поле, которое вызовет торможение протонного пучка?
1)
|
(9%)
| 2)
|
(66% - правильный ответ)
| 3)
|
(13%)
| 4)
|
(12%)
|
Неожиданно низкий процент выполнения был получен в заданиях на анализ изменения физических величин в физических процессах (пример 8). Нагревание свинцового шарика и увеличение при этом его объема учащиеся наблюдают через демонстрационный эксперимент еще в 7-м классе (и изучают по учебнику) и закрепляют эти знания при изучении курса «Молекулярная физика» в 10-м классе. Формирование знания о связи внутренней энергии с температурой проходит через 8-й и 10-й классы. Невозможно объяснить столь низкий процент выполнения задания. Пример 8. Свинцовый шарик нагревают над пламенем свечи. Как при этом изменятся внутренняя энергия шарика и его плотность?
-
возможный Характер изменения
| 1)
| увеличится
| 2)
| уменьшится
| 3)
| не изменится
|
Отвечая на этот вопрос, запишите в таблицу цифры, соответствующие характеру изменения указанных физических величин.
внутренняя энергия
| плотность
|
|
|
Правильный ответ: 1 2, указали только 38% учащихся 11-х классов. Объяснить столь низкий процент выполнения задания можно только формальным преподаванием курса физики.
Другой пример на анализ изменения физических величин в физических процессах (пример 9): требовалось определить, как изменится общее сопротивление и сила электрического тока при параллельном подключении в сеть второй лампы. Процент выполнения крайне низок – 10%. Даже отличники не справились с этим заданием. А ведь оно проверяет сформированность у будущего выпускника средней школы элементарного практического знания о том, что дополнительное подключение в сеть приборов приводит к уменьшению общего сопротивления, соответственно, к увеличению силы тока в проводящих проводах, и в итоге может привести к короткому замыканию (курс физики 8-го и начала 11-го классов). Пример 9. Лампочка включена в сеть напряжением 220 В (см. рисунок). К ней параллельно подключили еще одну. Что произойдет с силой тока, протекающего через первую лампочку? Как изменится общее сопротивление на участке?
возможный Характер
изменения
| 1)
| увеличится
| 2)
| уменьшится
| 3)
| не изменится
|
Отвечая на этот вопрос, запишите в таблицу цифры, соответствующие характеру изменения указанных физических величин.
Правильный ответ: 3 2, указали только 10% учащихся.
Около половины тестировавшихся не знают правила включения электроизмерительных приборов (например, амперметра) в электрическую схему. Пример 10. В какой схеме амперметр правильно включен для измерения силы тока в цепи?
1)
|
(58% - правильный ответ)
| 2)
|
(12%)
| 3)
|
(8%)
| 4)
|
(22%)
|
Описание уровня подготовки учащихся, получивших различные отметки на тестировании
Категории участников тестирования
| Описание уровня подготовки по физике категорий участников тестирования
| Отметка «5».
(13–16 баллов)
Учащихся этой категории – 6%.
Средний процент выполнения заданий – 91%.
| Уровень освоения достигнут по всем проверяемым элементам содержания. Задания базового и повышенного уровня сложности (за исключением одного задания, проверяющего умение проанализировать изменение физических величин в простейших электрических схемах) выполнены на уровне 76 – 100%.
| Отметка «4».
(10–13 баллов)
Учащихся этой категории – 28%.
Средний процент выполнения заданий – 72%.
| Продемонстрирован процент выполнения выше 65% для заданий, проверяющих следующие элементы содержания:
первый, второй и третий законы Ньютона;
сила упругости и закон Гука;
сила тяжести;
связь температуры газа со средней кинетической энергией его частиц;
строение вещества и явление диффузии;
уравнение Клапейрона-Менделеева;
закон Ома для участка цепи и полной цепи;
взаимодействие зарядов;
физические величины (импульс тела, кинетическая энергия; электрическое сопротивление; абсолютная температура);
Международная система единиц.
Затруднения вызвали вопросы на проверку:
знания и понимания закона сохранения импульса;
знания электрической емкости и конденсатора;
умения анализировать изменение внутренней энергии при изопроцессах в газе;
умения проводить расчет простейших цепей на последовательное и параллельное соединения проводников;
умения анализировать изменение физических величин в различных физических процессах, имеющих практическую направленность.
| Отметка «3».
(6–9 баллов)
Учащихся этой категории – 44%.
Средний процент выполнения заданий – 48%.
| Процент выполнения 65% и выше достигнут для отдельных заданий, проверяющих знание:
силы упругости и закона Гука;
первого и второго законов Ньютона;
абсолютной температуры и связи температуры газа со средней кинетической энергией его частиц;
явления диффузии.
| Отметка «2.
(0- 5 баллов)
Учащихся этой категории – 22%
Средний процент выполнения заданий – 26%
| Тестируемые с неудовлетворительным уровнем подготовки показали крайне низкий уровень знаний даже основного понятийного аппарата школьного курса физики. Уровень усвоения был достигнут только для задания, которое проверяет знание связи между температурой газа и средней кинетической энергией его частиц.
|
Выводы и рекомендации
С заданиями диагностической работы по физике справились 78% одиннадцатиклассников.
Одиннадцатиклассники продемонстрировали знания большинства проверяемых элементов содержания только из курса «Механика». Исключение составляют законы сохранения (закон сохранения импульса и закон сохранения механической энергии), которые не усвоены даже на качественном уровне.
Низкий процент выполнения был получен для заданий на правила включения электроизмерительных приборов в электрическую схему, а также на анализ изменения физических величин в простейших электрических схемах. Это указывает на то, что учащиеся недостаточно отработали практические навыки работы с электроизмерительными приборами и не имеют практических знаний о бытовой электропроводке. Необходимо чаще обращаться на уроках физики к фронтальному эксперименту и усилить практическую составляющую курса физики.
Традиционно школьники испытывают затруднения, связанные с математическим анализом формул, особенно если зависимость от изменяемого параметра квадратичная, а также с извлечением информации из графиков.
Все задания, проверяющие элементы содержания курса «Электродинамика», который изучался непосредственно в период проведения диагностики, имеют низкий уровень выполнения. Это может быть связано с тем, что в 11-м классе большинство школьников определились с выбором будущей профессии и все свои усилия направили исключительно на предметы, которые им придется сдавать при поступлении в ВУЗы. Вторая причина заключается в том, что современный учитель физики работает в условиях предельно жесткого минимума учебных часов. Федеральный базисный учебный план предполагает отведение на изучение физики в основной и старшей школе 2-х часов в неделю. Однако, учитывая, что физика является основой всего естествознания и объясняет принцип работы всех технических устройств, необходимо ориентировать учителя на то, что он должен в ходе изучения физики особое внимание обращать на формирование у учащихся естественнонаучного мировоззрения и практических знаний. Учитывая снижение уровня усвоения элементов содержания, изучаемых в выпускном классе, необходимо усилить внутришкольный текущий контроль со стороны администрации школы.
|