Методические страницы

Итоги ЕГЭ-2009 по физике и подготовка к ЕГЭ-2010

Продолжение. См. № 6/2010

2.2. Результаты выполнения заданий, проверяющих сформированность методологических умений. Технология проведения ЕГЭ не позволяет непосредственно проверять одну из важнейших составляющих школьного курса физики — сформированность экспериментальных умений. Однако в варианты включены два задания с выбором ответа, которые в теоретическом плане проверяют отдельные методологические умения. Ниже перечислены использовавшиеся в 2009 г. модели заданий с указанием средней доли выполнения: • выбор физических величин, необходимых для проведения косвенных измерений, — 64% • выбор установки для проведения опыта по заданной гипотезе — 65% • анализ экспериментальных данных: определение по графику зависимости координаты от времени характера движения или характера изменения скорости — 54% • определение параметра по графику эксперимента (с учётом абсолютных погрешностей) — 50% • формулирование вывода на основе результатов эксперимента (график) — 45% • определение возможности сравнения результатов измерения двух величин, выраженных в разных единицах, – 35%. По результатам выполнения таких групп заданий можно говорить о сформированности умения выбирать экспериментальную установку по заданной гипотезе – учащиеся успешно выбирают два взаимозависимых параметра, понимая, что все остальные должны оставаться неизменными.

Пример 9 (71%). Пучок белого света, пройдя через призму, разлагается в спектр. Была выдвинута гипотеза, что ширина спектра, получаемого на стоящем за призмой экране, зависит от угла падения пучка на грань призмы. Необходимо экспериментально проверить эту гипотезу. Какие два опыта нужно провести для такого исследования?

1) А и Б; 2) Б и В; 3) Б и Г; 4) В и Г.

Немного хуже ожидаемого оказалось выполнение заданий на интерпретацию графиков зависимости координаты движущегося тела от времени. Следует отметить, что на графиках были лишь участки, соответствующие состоянию покоя, равномерного и равноускоренного движения. Правильно определить участки с различными видами движения сумели в среднем 62% тестируемых. Соотнести же характер движения с характером изменения скорости смогли лишь около 40% учащихся.

Для определения параметра по графику эксперимента (с учётом абсолютных погрешностей) использовалась лишь зависимость давления газа в сосуде от температуры. Невысокие результаты выполнения вызваны, очевидно, ещё и дополнительными трудностями в вычислениях с использованием уравнения Клапейрона–Менделеева.

Наиболее сложными оказались задания на сравнение результатов измерения двух величин, выраженных в разных единицах.

Пример 10. В каком из приведённых ниже случаев можно сравнивать результаты измерений двух физических величин?

1) 1 Кл и 1 А ∙ В; 2) 3 Kл и 1 Ф ∙ В; 3) 2 A и 3 Кл ∙ с; 4) 3 A и 2 В ∙ с.

Здесь, как и в других аналогичных заданиях, необходимо было определить, можно ли обе величины выразить в одинаковых единицах, воспользовавшись известными формулами. Например, для этого задания — формулой для заряда конденсатора. Правильный ответ смогли указать лишь треть тестируемых.

Типология заданий, проверяющих методологические умения, в экзаменационных вариантах постепенно расширяется. Для достижения хороших результатов необходимо помнить, что основа формирования этих умений — это полноценная реализация в школе практической части программы по физике, выполнение учащимися всех рекомендованных типов лабораторных работ.

2.3. Результаты выполнения заданий, проверяющих умение решать задачи. Задания, проверяющие умение решать задачи, составляют треть от общего числа заданий в варианте, при этом они дают почти 50% от максимального первичного балла. Комплекс, сочетающий задачи повышенного уровня сложности, представленные в виде заданий с выбором ответа и с кратким ответом, и задачи высокого уровня сложности третьей части работы, позволяет проверить овладение умением решать задачи практически по всем темам школьного курса физики.

К выполнению задач с кратким ответом не приступили около 15% тестируемых, а к заданиям с развёрнутым ответом — 28%. В целом никаких особых «сюрпризов» нет: объективно более сложные задачи хуже выполняются. Кроме того, задачи с уже встречавшимися в материалах единого экзамена сюжетами выполняются немного лучше, чем аналогичные новые.

В 2009 г. в часть С экзаменационных вариантов были впервые включены качественные задачи повышенного уровня сложности, в которых требовалось привести объяснение, выстроив логически стройную цепочку рассуждений со ссылкой на физические явления и законы. К сожалению, результаты оказались такие же, как и в случае достаточно сложных расчётных задач. Например, за ответы на качественные вопросы по электродинамике 2 и 3 балла получили всего 18% от общего числа сдававших экзамен!

Пример 11 (1 балл — 34%, 2 балла — 13%, 3 балла — 5%).

На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых приборов: вольтмет­ра, подключённого к батарее, и амперметра. Составьте принципиальную электрическую схему этой цепи. Используя законы постоянного тока, объясните, как изменятся (увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение.

Как видно из приведённого распределения по баллам, около трети учащихся смогли лишь правильно нарисовать схему или верно указать физические явления и законы. И лишь менее 20% сумели построить полное правильное объяснение. Анализ ответов показывает, что учащиеся с трудом формулируют логически связные объяснения. Очевидно, такую форму проверки необходимо шире включать в тематические контрольные работы, а также уделять больше внимания полным устным ответам на уроках.

Наибольшее число участников экзамена приступали к выполнению и успешно решали задачи на применение наиболее «прорабатываемых» формул и законов: формул для сил трения и упругости, уравнение Клапейрона–Менделеева, формул для изопроцессов, закона Ома для полной цепи, силы Лоренца, уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

Среди расчётных задач по механике существенные затруднения традиционно вызывают задания по статике. Так, приведённую ниже достаточно типовую задачу решили всего 18% тестируемых, хотя всё её решение заключается в записи лишь одного уравнения.

Пример 12. Невесомый стержень длиной 1 м, находящийся в ящике с гладкими дном и стенками, составляет угол α = 45° с вертикалью (см. рисунок). К стержню на расстоянии 25 см от его левого конца подвешен на нити шар массой 2 кг. Каков модуль силы N, действующей на стержень со стороны левой стенки ящика? (Ответ. 15.)

Среди заданий по электродинамике самой сложной оказалась задача на действие силы Ампера на стороны проводящей рамки в магнитном поле. Основные трудности возникали у учащихся не по поводу электродинамики (при записи действующих сил Ампера), а снова по поводу статики (при записи правила моментов для сил).

Существенно ниже ожидаемых результатов были выполнены задачи, при решении которых необходимо было использовать закон сохранения энергии. Лишь для механических явлений учащиеся уверенно записывают превращения энергии из кинетической в потенциальную (в поле силы тяжести). Однако даже простейшую задачу, в которой необходимо применить формулу для потенциальной энергии упруго деформированной пружины (см. пример ниже), правильно решили всего 25% тестируемых.

Пример 13. Груз, закреплённый на пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает гармонические колебания с амплитудой 1 см (см. рисунок). Какова максимальная кинетическая энергия груза? (Ответ. 0,01.)

Менее трети выпускников сумели правильно применить уравнение теплового баланса для случая, когда в воду добавляют лёд, имеющий отрицательную температуру по шкале Цельсия. Ещё более удручающие результаты – при решении задач на преобразование энергии в колебательном контуре. Так, с приведённым ниже заданием справились лишь 9% учащихся.

Пример 14. В идеальном колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания. В таблице показано, как изменялся заряд конденсатора в колебательном контуре с течением времени.

t, 10–6 c	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
q, 10–9 Кл	2	1,42	0	–1,42	–2	–1,42	0	1,42	2	1,42

Вычислите по этим данным максимальное значение силы тока в катушке. Ответ выразите в мА, округлив его до десятых. (Ответ. 1,6.).

Возможно, в этой задаче дело осложняется ещё и трудностями понимания табличной информации, из которой необходимо было вычленить как максимальное значение заряда конденсатора, так и период колебаний в контуре.

Трудности в интерпретации информации, представленной в задаче в виде таблицы или графика, прослеживаются и ещё в одной модели заданий – уже по термодинамике.

Пример 15 (1 балл — 31%, 2 балла — 7%, 3 балла — 4%). Одноатомный идеальный газ совершает циклический процесс, показанный на рисунке. Масса газа при этом не меняется. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Q_н = 8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?

Более 40% тестируемых смогли записать необходимые для решения задачи базовые уравнения (первое начало термодинамики, уравнение Клапейрона–Менделеева и формулу для работы газа). Однако лишь четверть из них продвинулись далее, определив по графику, на каких участках газ получает тепло от нагревателя, а также работу газа через соответствующую площадь.

В контрольных измерительных материалах по физике именно расчётные задачи высокого уровня сложности наиболее полно отражают требования, предъявляемые к абитуриентам, поступающим на физические и инженерно-технические специальности. В 2009 г. 46,8% участников ЕГЭ по физике не выполнили ни одного задания с развёрнутым ответом, получив за выполнение третьей части работы 0 баллов. Таким образом, почти половина выпускников, выбравших экзамен по физике и претендующих на поступление в вузы на соответствующие специальности, показали отсутствие основополагающего для дальнейшего обучения в вузе умения решать задачи по физике. Это умение в заметном объёме показали лишь группы тестируемых с хорошим и отличным уровнями подготовки (см. раздел 3 в № 8/2010). И только об этих учащихся можно всерьёз говорить, что они подготовлены к освоению вузовских программ курса общей физики.

Продолжение следует