Методические страницы

Об использовании результатов ГИА выпускников основной школы в новой форме в 2008 г. в преподавании физики

1. Введение

В 2008 г. впервые в ряде регионов государственная итоговая аттестации (ГИА) выпускников 9-го класса по физике проводилась в новой форме. КИМ представляли собой письменную работу, которая оценивала общеобразовательную подготовку учащихся по физике за курс основной школы и обеспечивала необходимую дифференциацию выпускников при отборе в профильные классы. Содержание экзаменационной работы разрабатывалось на основе Федерального компонента государственного стандарта основного общего образования (ГОС) по физике (приказ Минобразования России от 5 марта 2004 г. № 1089). При этом раздел «Обязательный минимум содержания образования» являлся основой для составления кодификатора контролируемых элементов содержания, а раздел «Требования к уровню подготовки выпускников» — перечня видов деятельности, на проверку которых ориентированы задания итоговой аттестации. Разработанная концепция предусматривает проверку понимания учащимися основных теоретических положений школьного курса физики, умения решать задачи и экспериментальных умений. Все эти виды деятельности включаются в ГИА в той или иной форме в зависимости от конкретных технологических возможностей.

При разработке документов соблюдалась преемственность как с действующей системой итоговой аттестации выпускников 9-го класса (билеты для устного экзамена), так и со сложившимися в рамках ЕГЭ по физике форматом представления заданий и системой оценивания. Принципиальным отличием стала возможность использования на экзамене экспериментальных заданий на реальном оборудовании: экзамен проводится в кабинетах физики в присутствии учителя, отвечающего за соблюдение правил безопасного труда. Другой отличительной чертой ГИА является использование специальных серий заданий на основе текстов физического содержания. Эти задания направлены на проверку сформированности различных информационно-коммуникативных умений (понима­ние смысла использованных в тексте физических терминов, перевод информации из одной знаковой системы в другую, применение информации из текста в изменённой ситуации и т.п.) и являются хорошей основой для перехода в дальнейшем на использование в экзаменационных материалах компетентностно-ориентированных заданий.

2. Планируемые изменения в модели 2009 г.

В 2009 г. предполагается сохранить общую структуру КИМ. Каждый вариант экзаменационной работы состоит из трёх частей, различающихся формой и уровнем сложности заданий, и включает 26 заданий. Первая часть содержит 18 заданий с выбором ответа, вторая часть – 4 задания с кратким ответом (2 – на установление соответствия позиций, представленных в двух множествах, и 2 расчётные задачи), третья часть – 4 задания, для которых необходимо привести развёрнутый ответ (одно – лабораторная работа на фронтальном оборудовании, две расчётные задачи на применение 2–3 формул/законов и качественная задача). На выполнение всей экзаменационной работы отводится 2,5 ч (150 мин).

Задания проверяют содержание всех разделов курса физики основной школы: механические, тепловые, электромагнитные и квантовые явления. Общее количество заданий по каждому разделу примерно пропорционально его содержательному наполнению и учебному времени, отводимому на изучение данного раздела в школьном курсе физики. Ряд заданий являются нетрадиционными для письменных проверок знаний по физике, но отражают требования ГОС к уровню подготовки выпускников: на проверку сформированности методологических знаний и умений (одно задание с выбором ответа) и владение экспериментальными умениями (одно задание с развёрнутым ответом), качественная задача (задание с развёрнутым ответом), а также задания по работе с текстом физического содержания (три задания с выбором ответа).

Все задания с выбором ответа и расчётные задачи с кратким ответом оцениваются в 1 балл. Задания на установление соответствия и качественная задача из третьей части работы – максимально в 2 балла. Максимальный балл за полное правильное решение расчётных задач высокого уровня сложности – 3 балла, а за выполнение экспериментального задания — 4 балла. Максимальный первичный балл за выполнение всей работы составляет 36 баллов.

По сравнению с материалами предыдущего года для ряда позиций планируется расширить спектр проверяемых видов деятельности.

• Задания с выбором ответа, проверяющие методологические умения, будут содержать ситуации, которые предполагают формулировку цели исследования, выбор измерительных приборов и оборудования (по рисункам и фотографиям) для его проведения, анализ предлагаемых результатов наблюдения или опыта и формулировку вывода по результатам проведённого исследования. Ниже приведены примеры заданий, проверяющих умение анализировать экспериментальные данные и делать выводы.

Пример 1. На рисунке представлен график зависимости силы упругости (F), возникающей в металлической проволоке от степени её растяжения (х). По результатам проведённого опыта закон Гука выполняется на участке

1) OA; 2) AB; 3) BC; 4) AC.

Пример 2. Ученик проводил опыты с двумя разными резисторами, измеряя силы тока, проходящие через них при разных напряжениях на резисторах, и результаты заносил в таблицу:

U, В	0	1	2	3
I1, А	0	0,4	0,8	1,2
I2, А	0	0,2	0,5	0,9

Прямая пропорциональная зависимость между силой тока в резисторе и напряжением на концах резистора:

1) выполняется только для первого резистора;

2) выполняется только для второго резистора;

3) выполняется для обоих резисторов;

4) не выполняется ни для какого резистора.

• Экспериментальные задания с развёрнутым ответом будут проверять не только умение проводить косвенные измерения, но и представлять экспериментальные данные в виде таблиц и графиков и на основании полученных данных делать выводы о зависимости одной физической величины от другой.

При разработке процедуры введения ГИА было решено в силу сложности подготовки оборудования к проведению экзамена вводить различные типы экспериментальных заданий постепенно. Всего запланировано четыре типа заданий: • проведение прямых измерений физических величин и расчёт по полученным данным зависимого от них параметра • исследование зависимости одной физической величины от другой и построение графика или таблицы полученной зависимости • проверка заданных предположений (прямые измерения физических величин и сравнение заданных соотношений между ними) • наблюдение явлений и постановка опытов (на качественном уровне) по выявлению факторов, влияющих на их протекание.

Как уже отмечалось, экспериментальное задание в 2008 г. контролировало только умение проводить косвенные измерения физических величин. В 2009 г. планируется дополнительно включить экспериментальные задания, проверяющие умение представлять экспериментальные исследования в виде таблиц и графиков и на основании полученных экспериментальных данных делать выводы о зависимости одной величины от другой. Ниже приведён пример такого задания.

Пример 3. Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр, линейку и набор из трёх грузов, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины. Определите растяжение пружины, подвешивая к ней поочередно один, два и три груза. Для определения веса грузов воспользуйтесь динамометром.

В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки;

2) укажите результаты измерения веса грузов и удлинения пружины для трёх случаев в виде таблицы (или графика);

3) сформулируйте вывод о зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины.

Полное правильное выполнение задания такого типа должно включать следующие элементы: 1) схематичный рисунок экспериментальной установки; 2) правильно записанные результаты прямых измерений (в данном случае удлинения пружины и веса грузов для трёх измерений); 3) сформулированный правильный вывод.

На экзамене каждому учащемуся выдаётся комплект оборудования, в котором собраны все необходимые и достаточные для выполнения экспериментального задания приборы и материалы. Поэтому пока не предполагается оценивание умения самостоятельного выбора оборудования для заданной цели эксперимента. Основанием для конструирования системы оценивания становятся прямые измерения (правильное включение или установка прибора, определение его цены деления и выполнение правил снятия показания прибора или измерительного инструмента). Сформированность этих умений оценивается по результатам записи прямых измерений, которые должны укладываться в заданные в каждом случае границы, учитывающие погрешности измерений. Оценка погрешностей измерений при выполнении экспериментального задания не требуется.

Полный перечень комплектов оборудования, необходимый для выполнения экспериментальных заданий, указывается в приложении к спецификации и публикуется вместе с материалами для экспертов. Комплекты, необходимые для проведения экзамена в конкретном регионе, указываются в специальном приложении к КИМ для организаторов экзамена. Кроме того, организаторам предлагается Примерная инструкция по обеспечению безопасного труда в процессе проведения ГИА по физике.

Для каждого задания в текстах для экспертов приводятся: 1) характеристика оборудования, в котором указывается перечень оборудования из соответствующего комплекта; 2) образец возможного выполнения задания, в котором отмечены все элементы, подлежащие оцениванию, и приведены возможные границы измерений при использовании указанного оборудования, а также приведено указание экспертам по оценке границ интервала или комментарии по анализу полученных результатов; 3) критерии оценки выполнения задания с полным описанием правильно выполненных заданий, указанием величин, которые в данном случае непосредственно измеряются, и условиями выставления от 0 до максимально возможных 4 баллов.

В силу различных подходов в разных регионах страны к комплектованию кабинетов физики при проведении экзамена предусмотрена процедура возможной замены рекомендуемого оборудования на аналогичное с другими характеристиками. В этом случае в разделе «Характеристика оборудования» указываются изменения характеристик используемого оборудования, а в разделе «Образец выполнения задания» исправляются значения измерений, указываются новые допустимые границы.

В первой части работы планируется увеличить долю заданий, предполагающих обработку и представление информации в различном виде (с помощью графиков, таблиц, рисунков, схем, диаграмм), а также качественных вопросов на проверку понимания явлений, смысла понятий, величин, физических законов и т.п. Ниже приведены три примера заданий, для правильного выполнения которых кроме соответствующих предметных умений необходимо читать графики, таблицы и диаграммы.

Пример 4. На диаграмме для двух веществ приведены значения количества теплоты, необходимого для нагревания 1 кг вещества на 100 °С и для плавления 100 г вещества, нагретого до температуры плавления. Сравните удельные теплоёмкости (с₁ и с₂) двух веществ.

1) с₂ = с₁; 2) с₂ = 1,5с₁; 3) с₂ = 2с₁; 4) с₂ = 3с₁.

Пример 5. На рисунке даны графики колебаний для двух маятников. Сравните частоты колебаний.

1) ν₁ = 2ν₂;

2) 2ν₁ = ν₂;

3) 4ν₁ = ν₂;

4) ν₁ = 4ν₂.

Пример 6. В процессе нагревания льда на электрической плитке ученик измерял температуру в зависимости от времени нагревания и данные заносил в таблицу. В каком агрегатном состоянии находился лёд в момент времени t = 22 мин?

Время, мин	0	10	20	21	22	23	24
Температура, °С	–18	–9	–1	0	0	0	1

1) Всё вещество находилось в твёрдом состоянии;

2) всё вещество находилось в жидком состоянии;

3) часть вещества находилась в жидком состоянии, часть – в газообразном;

4) часть вещества находилась в твёрдом состоянии, часть – в жидком.

Познакомиться с проектами КИМ ГИА 2009 г., а также получить информацию о пособиях, рекомендуемых ФИПИ при подготовке учащихся к экзамену, можно на сайте www.fipi.ru.

3. Рекомендации по совершенствованию методики преподавания предмета с учётом результатов экзамена

Анализ результатов ГИА-2008 показал, что учащимися усвоены на базовом уровне основные понятия курса физики основной школы, хотя существуют отдельные недочёты. по совершенствованию процесса обучения можно предложить следующие рекомендации.

• Если рассматривать элементы содержания, вызывающие у учащихся наибольшие затруднения, то все они относятся к темам, введённым в основную школу при переходе на новую модель физического образования. Это, например, электростатика, электромагнитная индукция и оптика. Очевидно, реальная практика преподавания предмета несколько отстаёт от требований ГОС. Можно предположить, что существуют две возможные причины такого отставания: недостаточно эффективная система повышения квалификации учителей физики и недостаток методического сопровождения новых учебников для основной школы. В рамках курсов повышения квалификации необходимо шире освещать вопросы, связанные с новыми требованиями к результатам обучения по всем тематическим разделам, больше внимания уделять методике формирования новых для предмета видов деятельности.

В настоящее время МОиН РФ для основной школы рекомендовано к использованию шесть различных учебно-методических комплектов. Как правило, все они содержат методическую составляющую, но, на наш взгляд, её объём явно недостаточен. Если в книге для учителя, входящей в УМК, есть лишь тематическое планирование и отдельные варианты контрольных работ, то учителю приходится привлекать много дополнительной литературы, которая не всегда предлагает методические подходы, аналогичные заложенным в данный УМК. Целесообразно расширить методическую поддержку действующих учебников как дистанционными формами, так и более полными книгами для учителя с подробным описанием концептуальных подходов, планируемых результатов по каждой теме, спектром разнообразных технологических подходов к организации занятий и материалов для диагностики учебных достижений учащихся.

• Федеральный базисный учебный план предполагает организацию для учащихся, планирующих в старшей школе обучаться в классах физматпрофиля, предпрофильную подготовку. Как показывает практика, занимающиеся такой подготовкой учителя стремятся основную часть учебного времени отвести на решение достаточно сложных расчётных задач. Однако не стоит забывать и о практической составляющей курса. Выполнение экспериментальных исследований должно стать равноправной составляющей предпрофильной подготовки. Тем самым не только решится задача формирования необходимых для обучения в профильных классах экспериментальных умений, но и существенно возрастёт интерес учащихся к изучению физики.

• По результатам ГИА-2008 среди заданий повышенной сложности наибольшую трудность вызвали задания по работе с текстом (сопоставление информации из разных частей текста, перевод информации из одной знаковой системы в другую), а также качественные задачи с развёрнутым ответом.

Выпускники основной школы достаточно хорошо читают и умеют вычленять из текста необходимую информацию, что подтверждают высокие результаты выполнения заданий, содержащих прямые вопросы к тексту. Гораздо хуже выполняются задания, в которых требуется извлечь информацию из таблиц, графиков и схем или сопоставить информацию из разных частей текста. К сожалению, несформированными оказываются умения, связанные с преобразованием и использованием информации из текста, т.е. именно те, которые необходимы для успешного продолжения образования.

Следует обратить особое внимание на формирование умений работы с текстами физического содержания. Прежде всего необходимо усилить работу с учебником, включая в различные этапы урока и домашнюю работу разнообразные задания на понимание текстовой информации, на её преобразование с учётом цели дальнейшего использования (создание конспекта в виде плана, схемы, таблицы, тезисов, составление аннотаций и рецензий и т.д.). Целесообразно шире включать в процесс обучения внешкольную дополнительную информацию для обучения оптимальному алгоритму поиска информации и умениям критически оценивать достоверность предложенных текстов.

• Сложными для выпускников основной школы оказываются экспериментальные задания. Здесь следует отметить, что современные подходы к формированию методологических умений претерпели существенные изменения по сравнению с традиционной практикой. В настоящее время от учащихся требуется не овладение частными практическими умениями (например, пользоваться рычажными весами или динамометром), а освоение обобщённых представлений о проведении целостного наблюдения, опыта или измерения (от по­становки цели до формулировки выводов).

К сожалению, в настоящее время эти требования нашли лишь частичное отражение в использующихся в школах УМК и дидактических материалах, что и является основной причиной низких результатов выполнения групп заданий, проверяющих методологические умения. Необходимо использовать методику, при которой лабораторные работы выполняют не иллюстративную функцию к изучаемому материалу, а являются полноправной частью содержания образования и требуют применения исследовательских методов. Возрастает роль фронтального эксперимента при изучении нового материала, целью которого должно становится формирование у учащихся целостной цепочки действий по проведению опыта.

При планировании практической части программы необходимо обращать внимание не столько на тематическую принадлежность лабораторных работ, сколько на те виды деятельности, которые формируются в процессе их проведения. Желательно, чтобы у учащихся в процессе выполнения различных практических работ была возможность освоить алгоритмы выполнения всех перечисленных выше типов экспериментальных заданий. Так, желательно переносить часть работ с проведения косвенных измерений на исследования по проверке зависимостей между величинами и построение графиков эмпирических зависимостей, поскольку это вид деятельности недостаточно отражён в типовом наборе лабораторных работ.

Надеемся, что наши рекомендации позволят вам усовершенствовать методику преподавания предмета и лучше подготовить учащихся к государственной итоговой аттестации в новой форме.

 

Демонстрационный вариант-2008 (см. также № 1/09)

ЧАСТЬ 1

1. Турист, двигаясь равномерно, прошёл 1000 м за 15 мин. Турист двигался со скоростью:

1) 0,25 км/ч; 2) 4 км/ч; 3) 6,6 км/ч; 4) 66,6 км/ч.

2. Два ученика тянут за динамометр в противоположные стороны с силой 50 Н каждый. Каково показание динамометра?

1) 25 Н; 2) 50 Н; 3) 100 Н; 4) 150 Н.

3. Тело падает на пол с поверхности демонстрационного стола учителя. (Сопротивление воздуха не учитывать.) Кинетическая энергия тела:

1) минимальна в момент достижения поверхности пола;

2) минимальна в момент начала движения;

3) одинакова в любые моменты движения тела;

4) максимальна в момент начала движения.

4. Ученик выполнял лабораторную работу по исследованию условий равновесия рычага. Результаты для сил и их плеч, которые он получил, представлены в таблице:

F1, Н	l1, м	F2, Н	l2, м
20	0,4	5	?

Чему равно плечо l₂, если рычаг находится в равновесии?

1) 2,5 м; 2) 1,6 м; 3) 0,25 м; 4) 0,1 м.

5. Атмосферное давление у подножия горы равно р₁, на вершине горы р₂. Можно утверждать, что:

1) р₁< р₂; 2) р₁ > р₂; 3) р₁ = р₂;

4) р₁ ≤ р₂ или р₁ ≥ р₂, в зависимости от времени года.

6. График зависимости скорости движения автомобиля от времени представлен на рисунке. Чему равен импульс автомобиля через 5 с после начала движения, если его масса 1,5 т?

1) 750 кг · м/с;

2) 600 кг · м/с;

3) 7500 кг · м/с;

4) 6000 кг · м/с.

7. Какой вид теплопередачи преимущественно имеет место при нагревании воздуха в комнате от батареи парового отопления?

1) теплопроводность;

2) конвекция;

3) излучение;

4) излучение и теплопроводность.

8. Удельная теплота парообразования эфира равна 4 · 10⁵ Дж/кг. Это означает, что:

1) в процессе конденсации 1 кг паров эфира, взятого при температуре кипения, выделяется количество теплоты 4 · 10⁵ Дж;

2) для конденсации 1 кг паров эфира, взятого при температуре кипения, требуется количество теплоты 4 · 10⁵ Дж;

3) в процессе конденсации 4 · 10⁵ кг паров эфира, взятого при температуре кипения, выделяется количество теплоты 1 Дж;

4) для конденсации 4 · 10⁵ кг эфира, взятого при температуре кипения, требуется количество теплоты 1 Дж.

9. К положительно заряженному электроскопу поднесли, не касаясь его, диэлектрическую палочку. При этом листочки электроскопа разошлись на заметно больший угол. Заряд палочки может быть:

1) только положительным;

2) только отрицательным;

3) и положительным, и отрицательным;

4) равным нулю.

10. На рисунке представлена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора, лампочки и двух амперметров. Сила тока, показываемая амперметром А₁, равна 0,5 А. Амперметр А₂ покажет силу тока:

1) меньше 0,5 А;

2) больше 0,5 А;

3) 0,5 А;

4) 0 А.

11. На рисунке показано направление электрического тока в проводниках (в первом проводнике ток направлен от нас, во втором – к нам). Как направлены линии магнитной индукции полей, созданных этими токами?

1) в обоих случаях – по часовой стрелке;

2) в обоих случаях – против часовой стрелки;

3) в первом случае – по часовой стрелке, во втором – против часовой стрелки;

4) в первом случае – против часовой стрелки, во втором – по часовой стрелке.

12. Какие из приведённых ниже формул могут быть использованы для определения частоты электромагнитной волны?

А. ν=c/λ; Б. ν=c/T; В. ν=cλ; Г. ν=cT.

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

13. На рисунке показаны положения главной оптической оси ОО′ линзы, источника S и его мнимого изображения S₁. Согласно рисунку:

1) линза является собирающей;

2) линза является рассеивающей;

3) линза может быть как собирающей, так и рассеивающей;

4) изображение не может быть получено с помощью линзы.

14. В результате бомбардировки изотопа азота α-частицами образуется изотоп кислорода: Какая при этом испускается частица?

1) α-частица; 2) электрон; 3) протон; 4) нейтрон.

15. Необходимо экспериментально установить, зависит ли частота колебаний математического маятника от длины нити. Какую из указанных пар маятников можно использовать для этой цели?

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

Прочитайте текст и выполните задания 16–18

Экспериментальное открытие закона эквивалентности тепла и работы. В 1807 г. физик Ж. Гей-Люссак, изучавший свойства газов, поставил простой опыт. Давно было известно, что сжатый газ, расширяясь, охлаждается. Гей-Люссак заставил газ расширяться в пустоту — в сосуд, воздух из которого был предварительно откачан. К его удивлению, никакого понижения температуры не произошло, температура газа не изменилась. Исследователь не мог объяснить результат: почему один и тот же газ, одинаково сжатый, расширяясь, охлаждается, если его выпускать прямо наружу в атмосферу, и не охлаждается, если его выпускать в пустой сосуд, где давление равно нулю?

Объяснить опыт удалось немецкому врачу Роберту Майеру. У Майера возникла мысль, что работа и теплота могут превращаться одна в другую. Эта замечательная идея сразу дала возможность Майеру сделать ясным загадочный результат в опыте Гей-Люссака: если теплота и работа взаимно превращаются, то при расширении газа в пустоту, когда он не совершает никакой работы, т.к. нет никакой силы (давления), противодействующей увеличению его объёма, газ и не должен охлаждаться. Если же при расширении газа ему приходится совершать работу против внешнего давления, его температура должна понижаться. Даром работу получить нельзя! Замечательный результат Майера был много раз подтверждён прямыми измерениями; особое значение имели опыты Джоуля, который измерял количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости вращающейся в ней мешалкой. Одновременно измерялись и работа, затраченная на вращение мешалки, и количество теплоты, полученное жидкостью. Как ни менялись условия опыта, брались разные жидкости, разные сосуды и мешалки, результат был один и тот же: всегда из одной и той же работы получалось одно и то же количество теплоты.

Упрощённая схема опыта Джоуля по определению механического эквивалента теплоты

16. В опыте Ж.Гей-Люссака газ, расширяющийся в пустой сосуд, не охлаждается, потому что:

1) теплота в этом процессе полностью превращалась в работу;

2) газ совершал работу против атмосферного давления;

3) теплота в этом процессе полностью поглощалась сосудом;

4) газ не совершал работы, т.к. давление в сосуде равно нулю.

17. В опытах Джоуля внутренняя энергия жидкости увеличивается благодаря:

1) передаче тепла окружающей среде;

2) передаче тепла вращающейся мешалке;

3) совершению работы над жидкостью;

4) совершению работы самой жидкостью.

18. В процессе рабочего хода в двигателе внутреннего сгорания газы, образовавшиеся при сгорании топлива, расширяются и:

1) охлаждаются;

2) нагреваются;

3) сначала нагреваются, потом охлаждаются;

4) сначала охлаждаются, потом нагреваются.

 

ЧАСТЬ 2

19. Установите соответствие между физическими величинами и единицами этих величин в системе СИ. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физическая величина	Единица
А) Длина волны	1) метр (1 м) 2) герц (1 Гц) 3) секунда (1 с) 4) ньютон на метр (1  Н/м) 5) метр в секунду (1 м/с)
Б) Частота колебаний
В) Период колебаний

20. Установите соответствие между научными открытиями и именами учёных, которым эти открытия принадлежат. (О форме записи ответа см. задание 19.)

Физические открытия	Учёный
А) закон, определяющий тепловое действие электрического тока	1) А.Ампер 2) Э.Ленц 3) Ш.Кулон 4) Г.Ом 5) М.Фарадей
Б) закон магнитного взаимодействия проводников с током
В) закон, связывающий силу тока в проводнике и напряжение на концах проводника

21. Чему равно количество теплоты, которое выделяет при остывании свинцовое тело массой 2 кг, взятое при температуре 34 °С, если его конечная температура 24 °С?

22. Исследуя зависимость силы тока от напряжения на резисторе при его постоянном сопротивлении, ученик получил результаты, представленные в таблице. Чему равна длина никелинового провода, из которого изготовлен резистор, если площадь его поперечного сечения 1 мм²?

Напряжение, В	2	4	6
Сила тока, А	0,5	1	1,5

 

(Ответы. 19. 123. 20. 214. 21. 2600. 22. 10.)

Окончание следует