Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №18/2009

Образовательные ресурсы

М. Ю. Демидова,
< demidovaktv1@yandex.ru >, ФИПИ, г. Москва;
Е. Е. Камзеева,
ФИПИ, г. Москва;
Г. Г. Никифоров,
< nikiforowgg@mail.ru >, ИСМО РАО, ФИПИ, г. Москва

Диагностика учебных достижений по физике. Особенности подготовки учащихся к ЕГЭ и ГИА

Продолжение. См. № 17/2009

Лекция 2. Подходы к разработке КИМов для аттестации учащихся основной и средней школы

Тестовые технологии «отвоёвывают» всё больше времени на уроках, всё больше места в учебной и методической литературе. Но при любом «бурном росте» полезно остановиться и задуматься – не столько о тестовой форме, в которую теперь облачается проверка знаний и умений учащихся, сколько о содержании тестовых заданий, о том влиянии, которое они оказывают на реальные результаты обучения, и о тех изменениях, которые они вносят в методику преподавания школьных предметов.

Проверка знаний и умений учащихся с целью диагностики или контроля всегда составляла важную часть учебного процесса, систематичность и планомерность проверок — одно из основных условий обеспечения эффективности качества обучения. В основе любой проверки знаний должны лежать чётко сконструированные требования к содержанию образования и уровню его усвоения. Именно на их основе и формулируются планируемые результаты обучения той или иной темы, разделы или курса.

В настоящее время разработчики материалов ЕГЭ и ГИА опираются на стандарты образования. Но, к сожалению, принятая обобщённая форма представления стандартов лишь приблизительно определяет необходимый перечень элементов знаний и требований к их усвоению. Современные тенденции предполагают выделение в требованиях к знаниям и умениям учащихся трёх основных составляющих:

– элементы содержания образования, перечень которых представляет собой в Государственном стандарте (ГОС) раздел «Обязательный минимум содержания образования»;

– виды деятельности, на формирование которых в основном направлено изучение того или иного предмета;

– уровни усвоения содержания образования.

Их сочетание представляет собой спецификацию содержания образования.

Лишь по первой составляющей существует согласованное мнение, которое зафиксировано в обязательном минимуме. Хотя и здесь неизбежны расхождения во взглядах на объём или наполнение тех или иных понятий в связи с обобщённостью принятых в ГОС формулировок. Как правило, при проведении любого тестирования используется кодификатор контролируемых элементов содержания, который и определяет перечень всех понятий, явлений, формул, законов и теорий, которые выносятся на проверку. Кодификатор традиционно строится по тематическому признаку. Ниже, как пример, приведён фрагмент кодификатора для итоговой аттестации за курс основной школы.

3. Электромагнитные явления.

3.1. Электризация тел.

3.2. Два вида электрических зарядов. Взаимодействие электрических зарядов.

3.3. Закон сохранения электрического заряда.

3.4. Электрическое поле. Действие электрического поля на электрические заряды.

3.5. Постоянный электрический ток. Сила тока. Напряжение.

3.6. Электрическое сопротивление.

3.7. Закон Ома для участка электрической цепи.

3.8. Работа и мощность электрического тока.

3.9. Закон Джоуля–Ленца.

Однако можно построить кодификатор и по другому принципу. Например, перечислив последовательно модели, явления, формулы и т.д.:

2. МКТ и термодинамика.

2.1. Модели.

2.1.1. Идеальный газ.

2.2. Физические величины.

2.2.1. Внутренняя энергия.

2.2.2. Температура.

...……

2.3. Физические законы и формулы.

2.3.1. Основное уравнение кинетической теории газов.

2.3.2. Уравнение состояния идеального газа.

……..

К сожалению, в настоящее время нет единой устоявшейся классификации уровней усвоения содержания образования. В классической отечественной методике принято выделять четыре: уровень воспроизведения знаний, уровень применения по образцу, уровень применения в изменённой ситуации и творческий уровень, предполагающий действие в незнакомой ситуации. В зарубежной дидактике наиболее распространена таксономия Б.Блума, в которой выделяются шесть категорий: знание, понимание, применение, анализ, синтез, оценка. Можно назвать ещё несколько таксономий, но для целей проверки важно не столько количество выделяемых уровней, сколько выработка единого для всего педагогического сообщества языка, на котором можно было бы формулировать требования к уровню освоения содержания образования.

Самым сложным и неопределённым моментом пока является формулировка перечня видов деятельности, которые должны быть сформированы в процессе изучения предмета и соответственно проверяться. Так, например, в международном исследовании TIMSS* по естествознанию для учащихся основной школы выделяются: 1) понимание простой информации; 2) понимание сложной информации; 3) использование теории, анализ и решение проблем; 4) использование приборов и материалов, стандартных процедур; 5)  проведение исследований. Этот перечень соответствует тем умениям, которые у нас обычно определяются как общеучебные либо для всех предметов (1–3), либо для предметов естественно-научного цикла (4, 5).

Можно построить тест так, чтобы проверять умения учащихся сравнивать и классифицировать объекты, а можно так, чтобы проверять только понимание графической информации. Именно в видах деятельности выражается основной целевой вектор изучения того или иного предмета, и именно они являются основными формообразующими элементами при разработке КИМов.

Конструирование заданий на проверку освоения видов деятельности

Сравнительный анализ разделов ГОС «Обязательный минимум содержания» и «Требования к уровню подготовки выпускников» позволил сформулировать основные виды деятельности, освоение которых может выноситься на итоговый контроль. Выделены следующие виды требований:

1) усвоение основного понятийного аппарата школьного курса физики (понимание смысла физических понятий, величин, законов и т.д.);

2) решение задач различного уровня сложности;

3) усвоение основ методологических знаний (особенности физических моделей, роль гипотез, границы применимости законов и теорий и т.д.) и сформированность методологических умений (проводить измерения физических величин, наблюдения, опыты и исследования физических явлений);

4) умение работать с информацией физического содержания (воспринимать и оценивать информацию в СМИ, использовать ИКТ);

5) использование приобретённых знаний и умений в практической деятельности и повседневной жизни.

Для конструирования тестовых заданий такой общей формулировки видов деятельности недостаточно, их необходимо детализировать до отдельных операций (операционализировать). Так, для группы 1 требований ГОС была выбрана классификация на основании структуры физических знаний (понятия, явления, величины, законы, теории); для решения задач – на основании способа решения задач и числа законов или формул, использующихся при решении; для методологических умений – структура методов познания и типология лабораторных работ. В таблице приведён операционализированный список умений, использующийся для составления заданий ЕГЭ.

Операционализированный список умений,
использующийся для составления заданий ЕГЭ по физике

Вид деятельности

Проверяемые умения для создания заданий ЕГЭ

1. Владение основным понятийным аппаратом школьного курса физики

1.1. Знание/понимание смысла понятий

1.1.1. Узнавать определение понятия или указывать понятие по его определению (описанию).
1.1.2. Указывать (различать) характерные признаки понятия.
1.1.3. Использовать знание взаимосвязей данного понятия с другими при анализе явлений и процессов

1.2. Знание/ понимание смысла моделей

1.2.1. Узнавать описание модели или модель, соответствующую данному описанию.
1.2.2. Указывать условия применимости данной модели

1.3. Знание/понимание смысла физических явлений

1.3.1. Узнавать описание явления, его определение (или признаки, по которым оно обнаруживается).
1.3.2. Различать условия протекания явления.
1.3.3. Объяснять (находить объяснение) явления на основе научной теории.
1.3.4. Различать (приводить примеры) проявления явления в природе или использование его в технических устройствах (принцип действия) или в быту.
1.3.5. Различать условия безопасного использования технических устройств, основанных на данном явлении

1.4. Знание/понимание смысла физических величин

1.4.1. Узнавать название физической величины, её определение и единицы.
1.4.2. Различать (с учётом выделения причинно-следственных связей) аналитическую формулу, связывающую физическую величину с другими величинами, и её графические интерпретации.
1.4.3. Применять формулу (определение) физической величины для анализа процессов на качественном уровне.
1.4.4. Применять формулу (определение) физической величины для анализа процессов на расчётном уровне

1.5. Знание/понимание смысла физических законов, принципов, постулатов

1.5.1.  Узнавать словесную формулировку физического закона (принципа, постулата), его математическое выражение и графическую интерпретацию.
1.5.2.  Применять закон (принцип, постулат) для анализа процессов на качественном уровне.
1.5.3. Применять закон (принцип, постулат) для анализа процессов на расчётном уровне.
1.5.4. Указывать области  применимости закона (принцип, постулат) и использовать знание области применимости для анализа физических процессов.
1.5.5. Различать проявление законов физики в окружающей жизни и их использование для создания различных технических устройств (принцип действия, условия безопасного использования)

2. Решение задач различного типа и уровня сложности

1.6.1.  Решать расчётные задачи с явно заданной физической моделью, используя не менее двух законов (формул) по одному разделу физики.
1.6.2.  Решать расчётные задачи с явно заданной физической моделью, используя не менее двух формул (законов) по двум или нескольким разделам физики.
1.6.3.  Решать расчётные задачи с неявно заданной физической моделью, предлагая собственную физическую модель для предложенной в задаче ситуации.
1.6.4.  Решать качественные задачи, используя имеющийся запас знаний о физических явлениях и законах

3. Владение основами методологических знаний и умений

1.7.1.  Различать цели проведения (гипотезу) описанного опыта или наблюдения.
1.7.2.  Предлагать (выбирать) порядок проведения опыта или наблюдения в зависимости от поставленной цели.
1.7.3.  Выбирать измерительные приборы и оборудование (по рисункам и фотографиям) для проведения исследования. Знать назначение и схематическое обозначение прибора и правильно составлять схемы его включения в экспериментальную установку.
1.7.4.  Определять цену деления,  пределы измерения и абсолютную погрешность измерения прибора. Записывать показания приборов с учётом абсолютной погрешности измерения.
1.7.5.  Представлять результаты исследований в виде таблицы, графика.
1.7.6.  Делать выводы (анализировать, объяснять результаты на основе известных физических явлений, законов, теорий) из описанных опытов или наблюдений.
1.7.7.  Узнавать (называть) имена учёных по описанию их открытий (законов, опытов и т.п.) или указывать открытия по имени учёного

 

Приведём примеры заданий, проверяющих различные умения раздела 1, по операциям (раздел 1.3).

 

• Узнавать описание явления, его определение (или признаки, по которым оно обнаруживается):

Пример 1. Разложение белого света в спектр при прохождении через призму обусловлено:

1) интерференцией света; 2) отражением света; 3**) дисперсией света; 4) дифракцией света.

 

• Различать условия протекания явления.

Пример 2. Лёд при температуре 0 °С внесли в тёплое помещение. Температура льда до того, как он растает:

1) не изменится, т.к. вся энергия, получаемая льдом в это время, расходуется на разрушение кристаллической решётки;

2) не изменится, т.к. при плавлении лёд получает тепло от окружающей среды, а затем отдаёт его обратно;

3) повысится, т.к. лёд получает тепло от окружающей среды, значит, его внутренняя энергия растёт и температура льда повышается;

4) понизится, т.к. при плавлении лёд отдаёт окружающей среде некоторое количество теплоты.

 

• Объяснять (находить объяснение) явления на основе научной теории.

Пример 3. На плоскую непрозрачную пластину с узкими параллельными щелями падает по нормали плоская монохроматическая волна зелёной части видимого спектра. За пластиной на параллельном ей экране наблюдается интерференционная картина, содержащая большое число полос. При переходе на монохроматический свет фиолетовой части видимого спектра:

1) расстояние между интерференционными полосами увеличится;

2) расстояние между интерференционными полосами уменьшится;

3) расстояние между интерференционными полосами не изменится;

4) интерференционная картина станет невидимой для глаза.

 

• Различать (приводить примеры) проявления явления в природе или использование его в быту или в технических устройствах (принцип действия), различать условия безопасного использования технических устройств, основанных на данном явлении.

Пример 4. В основе работы электрогенератора на ГЭС лежит:

1) явление самоиндукции;

2) явление электромагнитной индукции;

3) действие магнитного поля на проводник с электрическим током;

4) действие электрического поля на электрический заряд.

Отдельным и крайне важным видом деятельности, который формируется лишь в двух школьных предметах – геометрии и физике, – является решение задач. И речь здесь идёт не о «поиске подходящей формулки» и подстановке в неё заданных значений физических величин, а о таких задачах, при решении которых необходимо выработать полностью или частично собственный план действий. Таким образом нарабатываются столь необходимые умения для решения различных проблем в самых разных областях жизни.

Сформировать умение решать задачи можно лишь при достаточно глубоком изучении физики, при условии владения довольно большим объёмом фактических знаний. К сожалению, содержание физики на базовом уровне этого не обеспечивает. ЕГЭ опирается на профильный уровень. Типология задач одинакова для основной и средней школы, разница в «объёмности» решения и критериях оценивания. Ниже приведены два примера расчётных задач с критериями оценивания.

Пример 5 (основная школа, ГИА). Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть напряжением 220 В. Через какое время на этой плитке закипит вода массой 1 кг, если её начальная температура составляла 20 °С, а КПД процесса 80%? (Полезной считается энергия, необходимая для нагревания воды.)

Полное правильное решение (максимально – 3 балла) включает следующие элементы:

1) верно записано краткое условие задачи;

2) записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом (в данном решении –  закон Джоуля–Ленца,  формула КПД, формулы для расчёта количества теплоты, полученной водой при нагревании, сопротивления резисторов при последовательном их соединении);

3) выполнены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

рис.1Пример 6 (средняя школа, ЕГЭ). Вертикально расположенный замкнутый цилиндрический сосуд высотой 50 см разделён подвижным поршнем весом 110 Н на две части, в каждой из которых содержится одинаковое количество идеального газа при температуре 361 К. Сколько молей газа находится в каждой части цилиндра, если поршень находится на высоте 20 см от дна сосуда? Толщиной поршня пренебречь.

Полное правильное решение (максимально – 3 балла) включает следующие элементы:

– верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении – уравнение состояния, условие равновесия поршня);

– проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ; при этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями).

Вопросы методологии науки, выносимые на итоговую проверку по физике, разбиваются на два аспекта: усвоение теоретических знаний о методах научного познания и освоение практических умений проводить наблюдения, опыты и исследования (подробнее будет рассматриваться в лекции 5).

Усвоение теоретических знаний о методах познания вполне можно проверять заданиями с выбором ответа или с кратким ответом. Такие задания включаются и в ЕГЭ (А24 и А25 в 2009 г.), и в ГИА (А15). Приведём примеры заданий этого блока.

 

• Различать (выделять, предлагать) цели проведения (гипотезу) и порядок проведения опыта или наблюдения в зависимости от поставленной цели.

рис.2 Пример 7. Проволочная катушка с током создаёт магнитное поле. Была выдвинута гипотеза, что магнитный поток через поперечное сечение катушки зависит от её длины и диаметра. Необходимо экспериментально проверить эту гипотезу. Какие два набора катушек нужно взять для такого исследования?

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

 

• Выбирать измерительные приборы и оборудование для проведения исследования. Знать назначение и схематическое обозначение прибора и правильно составлять схемы его включения в экспериментальную установку.

Пример 8. Атмосферное давление можно измерять при помощи:

1) психрометра; 2) гигрометра; 3) барометра; 4) манометра.

 

• Определять цену деления, пределы измерения прибора. Снимать показания приборов, представлять результаты наблюдений и опытов в виде таблиц и графиков.

Пример 9. В лаборатории исследовалась зависимость напряжения на обкладках конденсатора от заряда этого конденсатора. Результаты измерений представлены в таблице:

  q, мкКл

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

  U, кВ

0

0,5

1,5

3,0

3,5

3,8

 

Погрешности измерений величин     и   U   равнялись соответственно 0,05 мкКл и 0,25 кВ. Какой из графиков приведён правильно с учётом всех результатов измерения и погрешностей этих измерений?

рис.3

 

• Делать выводы (оценивать соответствие выводов имеющимся экспериментальным данным), анализировать, объяснять результаты опытов и наблюдений на основе известных физических явлений, законов, теорий.

Пример 10. При проведении опыта Резерфорда по рассеянию альфа-частиц при взаимодействии с атомами металлов было обнаружено, что примерно одна из двух тысяч альфа-частиц отклонилась на углы, большие 90°. Этот результат позволил Резерфорду сделать следующий вывод:

1) атом имеет значительно меньшие размеры, чем считалось до проведения этих опытов;

2) весь положительный заряд и масса сосредоточены в очень малой области пространства атома;

3) весь отрицательный заряд и масса сосредоточены в очень малой области пространства атома;

4) размеры альфа-частиц значительно меньше размеров атомов исследуемых металлов.

рис.4Пример 11. При исследовании зависимости силы трения от силы нормального давления были получены результаты, представленные на графике. Наиболее точно отражает результаты эксперимента зависимость:

1) Fтр = 0,3Fд; 2) Fтр = 0,2Fд;

3) Fтр = 0,1Fд; 4) Fтр = 0,4Fд.

Требования по работе с информацией физического содержания могут быть проверены в условиях массовой письменной проверки лишь частично, т.к. умение использовать ИКТ для поиска информации, её обработки и представления можно, если есть специальный компьютерный тест. А пока разрабатываются задания, состоящие из небольших научно-популярных текстов и вопросов к ним, которые проверяют, например, понимание смысла использованных в тексте физических терминов, умение выделять явно и неявно заданную в тексте информацию и т.п. Более подробно мы познакомимся с ними в лекции 6.

Самым сложным представляется проверка требования ГОС «использовать приобретённые знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни». Можно выделить три составляющие: понимание физической сути процессов и явлений, которые лежат в основе обеспечения безопасности жизнедеятельности; сформированность ценностных ориентаций; следование соответствующим правилам поведения в быту и окружающей среде. Две последние составляющие нельзя диагностировать при массовой письменной проверке. Для первой же разрабатываются специальные задания, касающиеся, например, умения оценивать возможность безопасного использования технических устройств, степень влияния физические факторов на загрязнение окружающей среды, выделять возможности обеспечения безопасности жизнедеятельности при воздействии неблагоприятных факторов и т.п. С этим материалом вы познакомитесь в лекции 7.

Типология заданий банков ЕГЭ и ГИА по физике

При конструировании тестовых заданий в первую очередь необходимо чётко представлять себе различные содержательные характеристики задания, т.е. те знания и умения, на проверку которых они направлены. Задания банка ЕГЭ и ГИА по физике имеют следующие характеристики (без учёта статистических данных):

– форма задания в соответствии с типом его ответа: с выбором ответа (ВО), с кратким ответом (КО), с развёрнутым ответом (РО);

– уровень сложности задания: базовый (Б), повышенный (П), высокий (В);

– тематическую принадлежность задания, которая указывается в соответствии с кодификатором контролируемых элементов содержания;

– проверяемый вид деятельности, который указывается в соответствии с перечнем видов деятельности;

– способ представления информации в тексте задания, верном ответе или дистракторах;

– максимальный балл, выставляемый за выполнение задания.

Формы заданий в соответствии с типом ответа. В КИМах по физике используются, как правило, однотипные во-задания, в которых различают текст задания и вопрос, а верный ответ и дистракторы формулируются в виде утверждений, символических обозначений, графиков или численных значений физических величин. Каждое такое задание оценивается в 1 балл.

рис.5 Пример 12. Одна сторона толстой стеклянной пластины имеет ступенчатую поверхность, как показано на рисунке. На пластину, перпендикулярно её поверхности, падает световой пучок, который после отражения от пластины собирается линзой. Длина падающей световой волны λ. При каком наименьшем из указанных значений высоты ступеньки d интенсивность света в фокусе линзы будет минимальной?

1) λ; 2) 1/8 λ; 3) 1/3 λ; 4) 1/4 λ.

Исключение составляют задания, в которых предлагается выбрать правильные утверждения. В этом случае формулируются три утверждения, а дистракторы представляют собой набор различных сочетаний из букв, обозначающих каждое из утверждений.

Пример 13. При фотоэффекте максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, выбиваемых из металла, зависит от: А) частоты падающего света; Б) интенсивности падающего света; В) работы выхода электронов из металла.

Какое (-ие) из утверждений правильно (-ы)?

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

В качестве КО-заданий используются:

– задачи, для которых необходимо привести правильный численный ответ.

Пример 14. Электромагнитная волна возбуждается источником, период колебаний которого 4,89 · 10–11 с. Определите длину этой волны в сероуглероде. Показатель преломления сероуглерода 1,63. Ответ выразите в миллиметрах (мм).

– задания на соответствие, в которых необходимо установить соответствие между элементами двух множеств.

Пример 15. Плоский воздушный конденсатор зарядили до некоторой разности потенциалов и отключили от источника тока. Как изменятся перечисленные в первом столбце физические величины, если пластины конденсатора раздвинуть на некоторое расстояние?

Физические величины

Их изменение

А) Заряд на обкладках конденсатора

1) увеличится

Б) Электроёмкость конденсатора

2) уменьшится

В) Энергия электрического поля конденсатора

3) не изменится

 

КО-задания оцениваются в 2 первичных балла, при этом максимальный балл ставится при указании всех верных элементов ответа, а 1 балл, если один из элементов указан неверно. Расчётные задачи с кратким ответом оцениваются максимально в 1 балл.

В качестве РО-заданий используются качественные задачи, расчётные задачи и экспериментальные задания (для основной школы). Все такие задания имеют обобщённую систему оценивания, которая предполагает выставление за полное и правильное решение первичного балла 3.

Уровень сложности заданий. Одни и те же элементы содержания могут контролироваться посредством заданий разного уровня сложности. Задания на проверку наиболее значимых элементов, таких, как закон сохранения импульса или энергии, могут встречаться повторно в разных частях одного и того же варианта. Например: одновременно включается ВО-задание базового уровня и РО-задача высокого уровня сложности. Однако проверка менее значимых элементов содержания проверяется на разных уровнях сложности в различных сериях вариантов. Ниже приведены примеры заданий, контролирующие понимание учащимися характера движения заряженных частиц в магнитном поле под действием силы Лоренца заданиями разного типа и разного уровня сложности.

Пример 16 (базовый уровень). Электрон и протон влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции с одинаковой скоростью v. Отношение модулей сил, действующих на них со стороны магнитного поля в этот момент времени:

1) = 0; 2) = 1; 3) ≈ 2000; 4) ≈ 1/2000.

Пример 17 (повышенный уровень). Радиусы окружностей Rα и Rp, по которым движутся α-частица и протон (mα = 4mp; qα = 2qp), влетевшие в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции с одной и той же скоростью, соотносятся как:

1) Rα= 2Rp; 2) Rα= 4Rp; 3) 2; 4) Rα= Rp/4.

Пример 18 (высокий уровень). Электрон влетает в область однородного магнитного поля с индукцией В = 0,01 Тл со скоростью υ = 1000 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Какой путь он пройдёт к тому моменту, когда вектор его скорости повернётся на 1°?

Тематическая принадлежность. Как правило, каждому заданию приписывают один из кодов по кодификатору контролируемых элементов содержания, т.е. один из элементов содержания. В одних случаях такая кодировка не вызывает сомнений. Так, в примере ниже проверяется только закон отражения света и никаких дополнительных знаний для выполнения задания не требуется.

Пример 19. Луч света падает на плоское зеркало. Угол отражения равен 12°. Угол между падающим лучом и зеркалом:

1) 12°; 2) 88°; 3) 24°; 4) 78°.

Если же задание более сложное и требует использования целого комплекса законов или формул, то его, как правило, приписывают к коду кодификатора, который среди использующихся законов идёт последним. Приводим случай, когда для решения задачи используется закон сохранения энергии и формула для расчёта количества теплоты, но в контексте ядерной физики. Поэтому эту задачу относят в кодификаторе к элементу «α-распад».

Пример 20. Препарат, активность которого равна 1,7 · 1012 частиц в секунду, помещён в калориметр, заполненный водой при 293 К. Сколько времени потребуется, чтобы довести до кипения 10 г воды, если известно, что данный препарат испускает α-частицы энергией 5,3 МэВ, причём энергия всех α-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию? Теплоёмкостью препарата, калориметра и теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Вид деятельности. При разработке содержания экзаменационной работы учитывается необходимость проверить не только предусмотренные кодификатором элементы содержания, но и сформированность различных умений, перечисленных в «Требованиях к уровню подготовки выпускников федерального компонента ГОС». Таким образом, необходимо учитывать, что для каждого элемента содержания следует разрабатывать задания, проверяющие различные умения, которые для ЕГЭ определены Перечнем видов деятельности (см. «Спецификацию ЕГЭ по физике, 2009»). Так, если в качестве проверяемого элемента содержания выбран физический закон, то целесообразно попытаться сконструировать задания, направленные на проверку следующих умений:

– узнавать словесную формулировку физического закона, его математическое выражение и графическую интерпретацию;

– применять закон для анализа процессов на качественном уровне;

– применять закон для анализа процессов на расчётном уровне;

– указывать области применимости закона и использовать знание области применимости для анализа физических процессов;

– различать проявление законов физики в окружающей жизни и их использование для создания различных технических устройств (принцип действия, условия безопасного использования).

В качестве примера приведём задание на закон Кулона, проверяющие сформированность различных умений.

Пример 21. Сила взаимодействия двух точечных зарядов:

1) прямо пропорциональна произведению этих зарядов и квадрату расстояния между ними;

2) прямо пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними;

3) прямо пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна расстоянию между ними;

4) прямо пропорциональна квадрату расстояния между ними и обратно пропорциональна произведению их зарядов.

Способ представления информации в заданиях. Задания ЕГЭ характеризуются различными способами представления информации в тексте или в ответах. Такой подход позволяет наряду с предметными умениями проверять также и освоение общеучебных умений, в формирование которых учебный предмет «физика» вносит существенный вклад.

Для такого рода измерений необходимо использовать задания одинаковой тематической принадлежности и проверяющие одни и те же предметные умения, но различающиеся способом представления информации. В приведённых примерах применение закона Ома для участка цепи на расчётном уровне контролируется в первом случае заданием, содержащим только текстовую информацию, во втором – графиком, а в третьем – табличными данными.

Пример 22. Сила тока на участке цепи, содержащем резистор, равна 2 А, а напряжение на этом участке 16  В. Чему равно сопротивление резистора?

1) 0,125 Ом; 2) 2 Ом; 3) 8 Ом; 4) 16 Ом.

рис.6 Пример 23. На рисунке изображён график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?

1) 0,125 Ом; 2) 2 Ом; 3) 8 Ом; 4) 16 Ом.

Пример 24. В таблице приведена зависимость силы тока в проводнике от напряжения на его концах.

I, А

0,5

2

3

U, В

4

16

24

 

Чему равно сопротивление резистора?

1) 0,125 Ом; 2) 2 Ом; 3) 8 Ом; 4) 16 Ом.

Каждый экзаменационный вариант содержит четыре-пять заданий с графиками, отражающими протекание различных процессов или явлений. При этом могут проверяться, например, умение читать графики функций (находить значения по оси абсцисс или ординат и использовать эти значения в расчётах), определять коэффициент пропорциональности для линейных функций, «переводить» график функции из одних координат в другие и т.п.); соотносить символическую запись закона (формулы) с соответствующим графиком.

Вопросы для самоконтроля

  1. Перечислите характеристики заданий банка ЕГЭ и ГИА.
  2. Приведите примеры заданий, проверяющие общеучебные умения работать с информацией.
  3. Используя таблицу «Фрагмент операционализированного списка умений», установите соответствие между приведёнными ниже примерами заданий и проверяемыми умениями по видам деятельности. Заполните таблицу по образцу.

Номер задания

1

2

3

4

5

Проверяемое умение

1.3.1

   

   

   

   

 

Задание 1. Ниже приведено описание одного из явлений: «Быстро пролетают в поле зрения микроскопа мельчайшие частицы, почти мгновенно меняя направление движения. Медленнее продвигаются более крупные частицы, но и они постоянно меняют направление движения. Большие частицы практически толкутся на месте». Какое явление описано в этом тексте?

1) диффузия; 2) конвекция; 3) теплопроводность; 4) броуновское движение.

Задание 2. При свободном падении ускорение всех тел одинаково. Этот факт объясняется тем, что:

1) Земля имеет очень большую массу;

2) все земные предметы очень малы по сравнению с Землёй;

3) сила тяготения пропорциональна массе Земли;

4) сила тяготения пропорциональна массе тела.

Задание 3. Для получения более твёрдого поверхностного слоя железную деталь помещают в угольный порошок и нагревают, не расплавляя, несколько часов. Углерод проникает в поверхностный слой железной детали благодаря:

1) испарению; 2) броуновскому движению; 3) диффузии; 4) химической реакции.

Задание 4. При измерении силы тока в проволочной катушке R четыре ученика по-разному подсоединяли амперметр. Какой из учеников подсоединил амперметр правильно?

рис.7

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

рис.8Задание 5. Шарик катится по жёлобу. Изменение координаты шарика с течением времени в инерциальной системе отсчёта показано на графике. О чём говорит этот график?

1) скорость шарика постоянно увеличивалась;

2) на шарик действовала всё увеличивающаяся сила;

3) первые 2 с шарик двигался с уменьшающейся скоростью, а затем покоился;

4) первые 2 с скорость шарика возрастала, а затем оставалась постоянной.

 

Литература

  1. Федеральный компонент государственного стандарта общего образования. – М.: МОиН РФ, 2004.
  2. Переверзев В.В. Технология разработки тестовых заданий. – М.: Е-Медиа, 2005.
  3. Коровин В.А., Демидова М.Ю. Методический справочник учителя физики. – М.: Мнемозина. 2006.

Продолжение следует



* Сравнительное исследование качества общего образования (trends in Mathematics and Science Study) осуществляется Международной ассоциацией по оценке учебных достижений (International Association for the Evaluation of Education Achivements). Подробнее см. лекцию 8.

** Здесь и далее верные ответы выделены полужирным шрифтом. – Ред.