ПЕСОЧНИЦА - место для Ваших экспериментов!

Учебный проект "Теория относительности"

Материал из ИнтеВики — обучающей площадкой для проведения тренингов программы Intel
Перейти к: навигация, поиск

Курс Основы информационной культуры в Екатеринбурге июнь 2009

Болдеш Татьяна Алексеевна

Участник:Татьяна_Болдеш

Мой блог

Содержание


Автор проекта

Болдеш Татьяна Алексевна

г.Екатеринбург, МОУ Гимназия № 176

Образование: высшее, Уральский политехнический институт, теплоэнергетический факультет, специальность "Тепловые электрические станции"

Повышение квалификации:


Название проекта

"Теория относительности"

Краткая аннотация проекта

Проект разработан для учащихся старшей школы и направлен на более глубокое и детальное изучение теории относительности и ее исторического возникновения, а также направлен на формирование у учащихся единой физической картины мира. Предпосылкой к созданию теории относительности явилось развитие в XIX веке электродинамики. Результатом обобщения и теоретического осмысления экспериментальных фактов и закономерностей в областях электричества и магнетизма стали уравнения Максвелла, описывающие эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами. Другим следствием развития электродинамики стал переход от ньютоновской концепции дальнодействия, согласно которой взаимодействующие на расстоянии тела воздействуют друг на друга через пустоту, причём взаимодействие осуществляется с бесконечной скоростью, то есть «мгновенно» к концепции близкодействия, предложенной Майклом Фарадеем, в которой взаимодействие передаётся с помощью промежуточных агентов — полей, заполняющих пространство — и при этом встал вопрос о скоростях распространения как взаимодействий, переносимых полями, так и самих полей. Скорость распространения электромагнитного поля в пустоте вытекала из уравнений Максвелла и оказалась постоянной и равной скорости света. Однако в связи с этим встал вопрос — относительно чего постоянна скорость света? В максвелловой электродинамике скорость распространения электромагнитных волн оказалась не зависящей от скоростей движения как источника этих волн, так и наблюдателя. Аналогичной оказалась и ситуация с магнитостатическими решениями, вытекающими из уравнений Максвелла: статические магнитные поля и силы Лоренца, действующие на движущиеся в магнитных полях заряды, зависят от скоростей зарядов по отношению к наблюдателю, то есть уравнения Максвелла оказались неинвариантными относительно принципа относительности и преобразований Галилея — что противоречило ньютоновской концепции абсолютного пространства классической механики. Специальная теория относительности была разработана в начале XX века усилиями Г. А. Лоренца, А. Пуанкаре и А. Эйнштейна. Экспериментальной основой для создания СТО послужил опыт Майкельсона, который дал результат измерения, неожиданный для классической физики своего времени: независимость скорости света от системы отсчёта. Попытка проинтерпретировать этот результат в начале XX века вылилась в пересмотр классических представлений не только электромагнетизма, но и всей механики вообще, и привела к созданию релятивистских физических теорий. Проект исследовательский, в котором отражены самостоятельная поисковая и исследовательская, экспериментальная деятельность учащихся, связанная с анализом информации, выбором формы её представления. Организация проектной деятельности учащихся при изучении основ теории относительности позволяет сделать процесс изучения физики личностно ориентированным, так как никого не оставляют равнодушными (именно так) отношения к таким известным философским понятиям как пространство и время. Именно они отражают закономерности и законы мира, в котором мы живём. Задача учителя: научить смотреть на окружающий мир глазами «физика», а это часть процесса формирования научного мышления. Понимание идей относительности - процесс трудный. Использование метода проектов позволяет наглядно представить идеи, закономерности, привести примеры в собственно созданной учеником презентации, участвовать в обсуждении вопросов, проблемы, работы одноклассника, что формирует ИКТ- компетентности учеников. Такой подход к изучению данной темы считаю целесообразным.

Визитная карточка


Основа проекта

Образовательные стандарты

Выполнение проекта направлено на достижение следующих целей:

- развитие творческих, коммуникативных и организаторских способностей; воспитание трудолюбия и культуры созидательного труда, ответственности за результаты своего труда;

- приобретение опыта применения и технологических знаний и умений в самостоятельной практической деятельности;

- овладение умениями работать с различными видами информации с помощью компьютера и других средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), организовывать собственную информационную деятельность и планировать ее результаты;

- развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей средствами ИКТ;

- формирование целостного представления о мире, основанного на приобретенных знаниях, умениях, навыках и способах деятельности;

- приобретение опыта разнообразной деятельности (индивидуальной и коллективной), опыта познания и самопознания;

- подготовка к осуществлению осознанного выбора индивидуальной образовательной или профессиональной траектории;

- освоение знаний о физических явлениях; величинах, характеризующих эти явления; законах, которым они подчиняются, о методах научного познания природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира;

- овладение умениями проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, применять полученные знания для объяснения природных явлений и процессов, для решения физических задач.

Педагогические и дидактические цели. Ожидаемые результаты обучения

После завершения проекта учащиеся смогут:

- объяснять необходимость знаний, значения и роли Теории относительности в окружающем нас мире;

- описывать и объяснять релятивистские явления, как физические;

- проводить примеры расчетов релятивистских явлений;

- проводить самостоятельный поиск информации;

- использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни;

- создавать компьютерную презентацию;

- работать в команде;

- уважать различные мнения;

- эффективно общаться.

Кроме того учащиеся смогут:

Понимать проблему - использовать знания и умения для понимания информации, представленной в виде текста, диаграммы, схемы, формулы, таблицы, пр., интегрировать информацию из разных источников;

Характеризовать проблему - определять переменные, присутствующие в проблеме и связи между ними, строить гипотезы, критически оценивать информацию;

Представлять проблему - разрабатывать форму представления информации, переходить с одной формы представления к другой); Решать проблему (принимать решения в соответствии с условиями поставленной проблемы, проводить анализ системы, ее планирование для достижения цели;

Размышлять над решением - исследовать полученное решение и при необходимости искать дополнительную информацию, оценивать решение, пр;

Сообщать решение проблемы - выбирать форму представления полученного результата и излагать его понятно для других людей.

Вопросы проекта

Основополагающий вопрос:

  • Все в мире относительно. Что это значит?

Проблемные вопросы:

  • Происхождение названия ”Теория относительности”?
  • Теория относительности, как современная теория пространства-времени
  • Постулаты Эйнштейна
  • Вывод преобразований Лоренца без постулата о постоянной скорости
  • Изображение преобразований Лоренца на плоскости Минкова
  • Некоторые ”парадоксы теории относительности”

Вопросы учебной темы:

  • Что показал эксперимент Майкельсона-Морли?
  • Почему результаты эксперимент Майкельсона-Морли противоречили классическому закону сложения скоростей?
  • Что изучают специальная теория относительности и общая теория относительности?
  • Сформулируйте первый и второй постулаты теории относительности и объясните их смысл.
  • Почему существование ”черных дыр” объясняется наличием верхнего предела скорости распространения любого взаимодействия?
  • Почему осуществление событий в нашем чувственном восприятии не означает их одновременности?
  • Почему, гдядя на звездное небо, мы как бы зондируем прошлое?
  • Будет ли определенным порядок следования событий, если разделяющий их промежуток времени больше времени, необходимого для распространения света между ними?
  • В чем суть ”парадокса близнецов”?
  • Какой эксперимент подтверждает эффект замедления времени?
  • Сформулируйте релятивистский закон сложения скоростей. Как он согласуется с эксперимент Майкельсона-Морли?
  • Что такое масса с точки зрения теории относительности?

План проекта (общий)

• Вводное занятие. Знакомство с проектом на основе презентации учителя для учащихся

• Формирование групп для участия в проекте

• Обсуждение учебных вопросов проекта, выявление проблемных вопросов, выдвижение основополагающего вопроса проекта

• Работа в группах по сбору материалов, исследования участников, оформление продуктов исследований

• Рефлексия деятельности работы групп в блоге проекта "Теория относительности"

• Подведение итогов работы по проекту на заключительной конференции "Теория относительности"

План проекта (поэтапный)

Предварительный этап

Перед началом реализации проекта учитель проводит беседу с родителями на собрании. Предварительно родители получают приглашения – информационный буклет. Учитель формирует 5 групп учащихся, информирует об этом родителей.

Результатом этого этапа является информирование родителей, создание доброжелательной эмоциональной атмосферы.

Начало проекта

Информация для учащихся о составе проектных групп. Учащиеся получают домашнее задание: найти информацию в разных источниках о создателе теории относительности Альберте Эйнштейне, а также об ученых, внесших свой вклад в создание теории относительности, о развитии физики, о возникших противоречиях, о формировании единой картины мира. Учащиеся объединяются в проектные группы, придумывают названия.

Результатом данного этапа является оценивание ситуации на входе в проект (формирующее оценивание), создание необходимой эмоциональной атмосферы, формирование группы.

Результат деятельности учащихся - коллективная вики-статья, описывающая то, что увидели и почувствовали (шаблон предоставляет учитель).

Развитие проекта

• На первом уроке, посвященном проекту, проводится проблемное изложение материала учителем, беседа с учащимися на основе выполненного домашнего задания (основные понятия, чувства, вопросы). Используется [Стартовая презентация].

• Часть уроков проводятся в компьютерном классе. Учитель представляет Шаблоны бюллетеня, буклета, презентации, вики-статьи. Необходим доступ к локальным информационным ресурсам и размещёнными в сети Интернет.

Завершение проекта

Группы представляют результаты работы на итоговой конференции. Представляются материалы исследований в виде вики-страниц, презентаций, публикаций, рефлексия работы над проектом осуществляется через демонстрацию блога рефлексии написание эссе на тему проблемных вопросов и размышление о том, что удалось и не удалось сделать в данном проекте, какие вопросы необходимо обсудить, или раскрыть в будущих работах. Учащиеся рассказывают о том, что больше всего их удивило, поразило, расстроило и т.п. Во время подведения итогов происходит оценивание по критериям результативности выполненного проекта, формулировка общего вывода. Тест

Оценивание проекта

• Мотивирующее оценивание стартовых знаний учащихся в форме направляющих мотивирующих вопросов, беседы, ресурсного круга и анкетирования в процессе демонстрации стартовой презентации учителя

• Формирующее оценивание базовых знаний для выявления разного уровня подготовленности учащихся с помощью теста, листа самооценки и заполнения карты наблюдений

• Представление и обсуждение критериев оценивания проекта в целом, презентации, публикации, буклета, других форм представления результатов проекта.

Оценивание презентации

Результаты работы над проектом

Публикация учителя

БУКЛЕТ-стр1 Болдеш ТА.jpg БУКЛЕТ-стр 2 Болдеш ТА.jpg

Публикация учащегося

Презентация учащегося

Цифровые образовательные ресурсы

Мои ссылочки

Отзывы на проект

Медиа:Отзыв на проект Болдеш.doc

Персональные инструменты
Образовательная галактика Intel Программа Intel 'Обучение для будущего' Программа 'Учимся с Intel' Летописи России Инициативы Intel в образовании