Физика, 10-е классы (сентябрь-октябрь)
Характеристика инструментария
Для проведения стартовой диагностики знаний по физике учащихся 10-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).
Тест охватывал учебный материал курса физики основной школы и включал задания по разделам «Механические явления», «Тепловые явления», «Электромагнитные явления», «Квантовые явления», а также «Физические методы изучения природы». Наибольшее количество заданий приходилось на тему «Механические явления», которая повторно изучается в первом триместре в 10-м классе. Распределение заданий по основным содержательным блокам учебного курса представлено в таблице 1.
Таблица 1
№
п/п
|
Содержательные блоки
|
Число заданий
в варианте
|
1
|
Механические явления
|
8
|
2
|
Тепловые явления
|
2
|
3
|
Электромагнитные явления
|
3-4
|
4
|
Квантовые явления
|
1
|
5
|
Физические методы изучения природы
|
1-2
|
Всего:
|
16
|
Тест включал в себя минимальное количество расчетных задач и преимущественно содержал 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);
на знание основных физических величин и их единиц в системе СИ (путь, сила, центростремительное ускорение, импульс, работа, энергия, давление, сила тока, электрическое напряжение, внутренняя энергия и др.);
на знание основополагающих понятий и физических моделей (строение вещества, модели агрегатных состояний вещества, планетарная модель атома, механические колебания и волны, постоянный магнит и его свойства, радиоактивные излучения и их свойства и др.);
на узнавание и описание физических явлений (взаимодействие тел и зарядов, электризация тел, 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, выбирать оборудование, исходя из заданной цели эксперимента);
на владение универсальными учебными умениями работать с информацией различного типа.
Каждый вариант теста составляется 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
|
4 – 5
|
3
|
1.3. Знать/понимать смысл физических законов
|
3 – 4
|
4
|
1.4. Уметь описывать и объяснять физические явления
|
1 – 2
|
5
|
2.3. Уметь проводить анализ результатов экспериментальных исследований, в том числе, выраженных в виде таблицы или графика
|
1 – 2
|
6
|
2.4. Уметь использовать физические приборы и измерительные инструменты
|
1 – 2
|
7
|
2..6. Уметь выражать результаты измерений и расчетов в единицах Международной системы
|
0 – 1
|
8
|
3. Уметь решать задачи различного типа и уровня сложности
|
1 – 2
|
9
|
4.5. Уметь переводить информацию из одной знаковой системы в другую
|
1 – 2
|
Основные результаты выполнения диагностической работы
Диагностическую работу по физике выполняли 2467 обучающихся 10-х классов (126 классов) из 116 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 14% (322 учащихся).
Большинство десятиклассников (1789 учащихся, что составляет 75% от числа тестировавшихся) выполнили от 6 до 12 заданий. На «хорошо» и «отлично» с работой справились только 44% тестировавшихся.
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_01_1
|
Путь
|
81%
|
1_05_2
|
Равноускоренное прямолинейное движение
|
69%
|
1_06_1
|
Свободное падение
|
41%
|
1_07_1
|
Ориентация векторов скорости и ускорения
|
46%
|
1_07_2
|
Центростремительное ускорение
|
47%
|
1_11_2
|
Второй закон Ньютона
|
38%
|
1_12_1
|
Третий закон Ньютона
|
44%
|
1_15_1
|
Закон всемирного тяготения
|
42%
|
1_16_1
|
Импульс
|
76%
|
1_16_2
|
Импульс системы тел
|
29%
|
1_17_1
|
Закон сохранения импульса
|
39%
|
1_18_1
|
Работа силы
|
46%
|
1_19_2
|
Кинетическая энергия
|
58%
|
1_20_1
|
Закон сохранения механической энергии
|
35%
|
1_22_2
|
Давление внутри жидкости
|
59%
|
1_24_1
|
Сила Архимеда
|
53%
|
1_25_1
|
Механические колебания (период, амплитуда, частота колебаний)
|
80%
|
1_25_2
|
Свободные колебания пружинного маятника
|
56%
|
1_25_3
|
Свободные колебания математического маятника
|
17%
|
1_25_4
|
Механические волны
|
66%
|
2_01_1
|
Строение вещества
|
74%
|
2_01_2
|
Модели газообразного, жидкого и твердого состояния веществ
|
81%
|
2_04_1
|
Внутренняя энергия
|
85%
|
2_04_2
|
Способы изменения внутренней энергии
|
42%
|
2_06_2
|
Удельная теплоемкость
|
76%
|
3_01_1
|
Электризация тел
|
45%
|
3_02_1
|
Взаимодействие зарядов
|
70%
|
3_03_1
|
Закон сохранения электрического заряда
|
29%
|
3_05_1
|
Постоянный электрический ток
|
62%
|
3_05_2
|
Сила тока
|
60%
|
3_05_3
|
Напряжение
|
57%
|
3_06_2
|
Параллельное и последовательное соединение проводников
|
60%
|
3_07_1
|
Закон Ома для участка цепи
|
72%
|
3_07_3
|
Расчет простейших электрических цепей
|
60%
|
3_11_1
|
Свойства магнита
|
52%
|
4_1_1
|
Радиоактивность. Альфа-, бета-, гамма-излучения
|
64%
|
4_2_2
|
Планетарная модель атома
|
32%
|
4_3_1
|
Ядро. Протонно-нейтронная модель ядра
|
57%
|
5_1_2
|
Физические понятия: тело, величина, вещество, явление
|
41%
|
5_2_1
|
Международная система единиц
|
69%
|
5_2_2
|
Определение физических величин по формулам
|
37%
|
5_2_5
|
Физические процессы (изменение физических величин в МКТ и термодинамике)
|
45%
|
5_3_2
|
Приборы для измерения физических величин
|
69%
|
Среднее:
|
57%
|
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующий вывод: знания школьников не являются системными. Учащиеся механически усвоили ряд физических величин, знают их единицы в Международной системе СИ и приборы для измерения, но при этом не понимают, как применить эти знания ни при анализе физических явлений, ни при описании физических законов.
Так, школьники хорошо усвоили понятие импульса как физической величины (уровень освоения 76%) , но не понимают закон сохранения импульса (уровень освоения 39%). На вопрос о внутренней энергии и ее зависимости от температуры правильно ответили 85% тестируемых, но только 42% понимают способы изменения внутренней энергии. 80% школьников знают основные характеристики колебательного движения (период, амплитуда, частота колебаний), но не понимают периодичность превращения механической энергии при свободных колебаниях нитяного и пружинного маятников. Основополагающие законы механики (закон сохранения импульса и закон сохранения энергии, законы Ньютона, закон всемирного тяготения) не освоены десятиклассниками.
Из года в год предлагаются задания на понимание третьего закона Ньютона, но процент выполнения остается низким.
Пример 1.
Трактор тянет прицеп. Сравните модули двух сил: силы F1 действия трактора на прицеп и силы F2 действия прицепа на трактор.
1)
|
F1 = F2 – (42%-правильный ответ)
|
2)
|
F1 > F2 – (45%)
|
3)
|
F1 < F2 – (6%)
|
4)
|
F1 >> F2 – (7%)
|
Учащиеся испытывают затруднения при анализе формулы закона всемирного тяготения.
Пример 2.
Сила гравитационного взаимодействия между двумя телами малых размеров равна 9 Н. С какой силой будут притягиваться эти тела, если расстояние между ними уменьшить в 3 раза?
1)
|
1 Н – (6%)
|
2)
|
3 Н - (25%)
|
3)
|
27 Н – (44%)
|
4)
|
81 Н–(25%-правильный ответ)
|
Крайне низкий процент выполнения имеют задания на понимание условий применения законов сохранения в механике. Показательны в этом плане примеры 3 и 4.
Пример3.
Движущийся по горизонтальной поверхности шар сталкивается с таким же покоящимся. После столкновения шары движутся вместе. В результате кинетическая энергия системы шаров
1)
|
уменьшается – (39% - правильный ответ)
|
2)
|
увеличивается –(26%)
|
3)
|
не изменяется –(27%)
|
4)
|
нельзя сказать, увеличивается или уменьшается –(8%)
|
Пример 4.
Движущийся шар сталкивается с таким же покоящимся. После столкновения шары движутся вместе. При этом импульс системы шаров сразу после столкновения
1)
|
уменьшается –(32%)
|
2)
|
не изменяется – (35% - правильный ответ)
|
3)
|
увеличивается – (24%)
|
4)
|
может измениться произвольным образом – (8%)
|
Традиционно вызывают затруднения задания на понимание явления электризации (примеры 5 и 6).
П ример 5.
К стержню незаряженного электроскопа поднесли,
не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку (см. рисунок). Листочки электроскопа разошлись на некоторый угол. При этом под действием электрического поля палочки
1)
|
стержень и листочки получили положительный заряд – (36%)
|
2)
|
заряды в стержне и листочках перераспределились, листочки зарядились положительно – (34%- правильный ответ)
|
3)
|
стержень и листочки получили отрицательный заряд – (13%)
|
4)
|
заряды в стержне и листочках перераспределились, листочки зарядились отрицательно – (17%)
|
Пример 6.
В процессе трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке при условии, что обмен атомами при трении не происходил? Установите соответствие между указанными физическими величинами и их возможным изменением: для каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца, обозначенную цифрой.
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
|
ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
|
A)
|
количество электронов на шёлке
|
1)
|
увеличилось
|
|
Б)
|
количество протонов на линейке
|
2)
|
уменьшилось
|
|
|
|
3)
|
не изменилось
|
|
Запишите в таблицу выбранные цифры.
Правильный ответ: 1 3, дали 33% тестировавшихся.
Затруднения вызвал вопрос об умении работать с электроизмерительными приборами.
Пример 7.
Как называется прибор для измерения электрического напряжения на резисторе, и каким образом он подключается в электрическую цепь к резистору?
1)
|
амперметр, последовательно – (12%)
|
2)
|
вольтметр, параллельно – (57% - правильный ответ)
|
3)
|
вольтметр, последовательно – (23%)
|
4)
|
амперметр, параллельно – (7%)
|
Неожиданно низкий процент выполнения был получен в заданиях на свойства постоянного магнита (пример 8). Возможно, это связано с тем, что учащиеся никогда не видели, как выстраиваются железные опилки в магнитном поле постоянного магнита, и не связали картинку с магнитными линиями?
П ример 8.
На рисунке представлена картина линий магнитного поля, полученная с помощью железных опилок от двух полосовых магнитов. При этом магнитная стрелка установилась так, как показано на рисунке. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?
1)
|
1 – северному полюсу, 2 – южному – (41%)
|
2)
|
2 – северному полюсу, 1 – южному –(44% - правильный ответ)
|
3)
|
и 1, и 2 – северному полюсу – (6%)
|
4)
|
и 1, и 2 – южному полюсу – (9%)
|
И уж совсем непонятно, чему мы учим на уроках физики, если задание на основные физические понятия, с которых начинается изучение школьного курса физики, имеет процент выполнения всего 15%.
Пример 9.
Установите соответствие между физическими понятиями и примерами: для каждой позиции из первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца, обозначенную цифрой.
ПОНЯТИЯ
|
ПРИМЕРЫ
|
A)
|
физическая величина
|
1)
|
термометр
|
|
Б)
|
физическое явление
|
2)
|
градус Цельсия
|
|
|
|
3)
|
температура
|
|
|
|
4)
|
плавление
|
|
Запишите в таблицу выбранные цифры.
Правильный ответ: 3 4.
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 – 8%.
Средний процент выполнения заданий – 91%.
|
Уровень освоения достигнут по всем проверяемым элементам содержания. Задания базового и повышенного уровня сложности (за исключением одного задания на способы изменения внутренней энергии) выполнены на уровне 77- 100%
|
Отметка «4».
(10–13 баллов)
Учащихся этой категории – 36%.
Средний процент выполнения заданий – 71%.
|
Продемонстрирован процент выполнения выше 65% для заданий, проверяющих следующие элементы содержания:
скорость при равноускоренном прямолинейном движении;
центростремительное ускорение;
импульс тела;
сила Архимеда;
механические колебания;
внутренняя энергия;
сила тока, напряжение;
параллельное и последовательное соединения проводников, расчет простейших электрических цепей;
радиоактивные излучения;
физические величины и формулы, по которым они определяются, единицы величин и приборы для их измерения.
Затруднения вызвали вопросы на проверку следующих элементов содержания:
второй и третий законы Ньютона;
закон всемирного тяготения;
закон сохранения импульса;
работа силы, закон сохранения механической энергии;
электризация тел;
закон сохранения электрического заряда;
свойства магнита;
способы изменения внутренней энергии;
планетарная модель атома.
|
Отметка «3».
(6–9 баллов)
Учащихся этой категории – 42%.
Средний процент выполнения заданий – 48%.
|
Процент выполнения 65% и выше достигнут для отдельных заданий, проверяющих знание понятийного аппарата курса физики:
знание физических величин путь, импульс, внутренняя энергия, характеристик колебательного движения (период, амплитуда, частота);
знание формулы для скорости при равноускоренном прямолинейном движении;
знание единиц физических величин.
|
Отметка «2.
(0- 5 баллов)
Учащихся этой категории – 14%
Средний процент выполнения заданий – 27%
|
Тестируемые с неудовлетворительным уровнем подготовки показали крайне низкий уровень знаний даже основного понятийного аппарата школьного курса физики. Для данного уровня подготовки отсутствуют полностью усвоенные контролируемые элементы содержания.
|
Выводы и рекомендации
С заданиями диагностической работой по физике справились 86% десятиклассников.
Учащиеся продемонстрировали знание большинства проверяемых физических величин и их единиц. Высокий процент выполнения получен на методологические задания (выбор оборудования, исходя из целей эксперимента, знание приборов для измерения физических величин). Гораздо ниже процент выполнения заданий на правила включения электроизмерительных приборов (например, вольтметра) в электрическую схему. Это указывает на то, что учащиеся недостаточно отработали практические навыки работы с электроизмерительными приборами. Необходимо чаще обращаться на уроках физики к фронтальному эксперименту.
Традиционно школьники испытывают затруднения, связанные с математическим анализом формул, особенно если зависимость от изменяемого параметра квадратичная. Сложности вызывают качественные вопросы на понимание явлений (например, электризация, изменение внутренней энергии). Не освоены учащимися основные законы механики.
Конечно, 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 часа в неделю. При обучении физике по двухчасовому курсу можно лишь в точности следовать базовому стандарту предмета, но при этом важно ориентировать учителя на то, что он должен в ходе преподавания физики особое внимание обращать на формирование у учащихся естественнонаучного мировоззрения. А для этого необходимо, чтобы школьники овладели умением описывать физические явления, понимать и применять физические законы.
|
