К вопросу об особенностях изучения темы "Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха" в курсе физики

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

К вопросу об особенностях изучения темы "насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха" в курсе физики

Грачева Ирина Николаевна

В статье предлагается вариант структурирования теоретического учебного материала по теме "Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха" в курсе физики, которая в определенных аспектах является проблемной как с содержательной, так и с методической точек зрения. Проанализировав учебную и методическую литературу школьного курса физики и технических вузов, авторы разработали таблицы, наглядно отображающие весь материал данной темы. Приводится методическое обоснование соответствующего учебного материала.

Физика как наука является основополагающей системой познания окружающего мира, его законов, закономерностей и противоречий. Именно физика наделяет человека предметным инструментарием знаний об окружающей действительности, позволяя ему наиболее эффективно существовать в окружающем его мире, осознавая ианализируя процессы, происходящие вокруг. Индивид, не обладающий основами физических представлений опроцессах, происходящих вокруг него, становится подобным платоновскому человеку из «Мифа о пещере», который не видит настоящей сути вещей, а созерцает лишь тени реальности на стене перед собой [4, с. 514-517]. физика пар влажность

Столь большая значимость физики как науки формирует необходимость ее изучения не только с научной точки зрения, но и как учебной дисциплины. Основы физической науки являются обязательными для преподавания в общеобразовательном курсе современной школы, поскольку служат передаче накопленного человечеством опыта в познании мира новым поколениям, а также занимают важное место в формировании разносторонней личности учащегося, обеспечивая оптимальное развитие всех его потенциальных способностей.

Несмотря на длительный опыт преподавания физики, в современном образовании существуют традиционные проблемы, вызывающие определенные трудности в процессе обучения. Зачастую это связанно с недостаточным уровнем знаний в смежных дисциплинах. Одной из проблем в этой области является недостаточно высокий уровень базовых математических знаний, необходимый для решения физических задач. Другой не менее важной и гораздо более сложной в разрешении проблемой является непонимание учащимися основных физических принципов и, исходя из этого, сложности с применением неусвоенных теоретических знаний при решении конкретных практических задач как на бумаге, так и в жизни.

Основная проблема «непонимания» связана со сложной и многоуровневой системой изложения материала в учебной литературе. В условиях модернизации образовательной системы и принципов обучения учебнометодическая литература часто не успевает формировать в должной мере полный, лаконичный и в то же время простой и понятный для понимания разбор тематических разделов физики, что приводит к увеличению нагрузки на преподавателя, вынуждая его тратить больше времени на изучение темы, в связи с чем происходит нарушение структуры курса преподавания, и, в конечном итоге, пострадавшим оказывается учащийся.

Для преодоления этих трудностей необходимо усовершенствовать методику преподавания отдельных разделов физики, реструктурировать их, это позволит повысить уровень знаний, образовательную активность и успеваемость учащихся, а также высвободит время для изучения более сложных и глубоких для понимания и проработки разделов.

В 2014 году Федеральным институтом педагогических измерений был проведен анализ типичных затруднений выпускников при выполнении заданий ЕГЭ по физике. Основываясь на статистических данных, можно прийти к определенным выводам. Большинство заданий в первой части ЕГЭ проверяли овладение учащимися основным понятийным аппаратом школьного курса физики (понимание смысла физических понятий, явлений, моделей, величин, законов), и немногим более 60% учащихся удалось справиться с этой задачей, тем самым подтвердив свои навыки, чуть менее 40% учащихся не смогли подтвердить знания базового курса физики [2, с. 3].

На основе полученных данных в рамках системы модернизации принципов преподавания базовых физических знаний нами были выявлены наиболее проблемные тематические разделы школьного курса физики, асреди них - наиболее неэффективный и требующий реструктуризации. Критериями были: значимость для курса, время, ему уделяемое, и наиболее низкий уровень правильных ответов в рамках тематики базового курса. По результатам этого анализа можно говорить о том, что одной из проблемных тем в базовом курсе физики является тема «Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха».

Трудность данной темы во многом связана с отсутствием четкой структуры изложения материала авторами учебников и методических пособий. Зачастую учебный материал, подготовленный автором, преподносится в не удобной для восприятия учащимся форме. Так, например, в учебнике для углубленного изучения физики Г. Я. Мякишева, А. З. Синякова данной теме посвящен обширный раздел - более 15-ти страниц [3, с. 203-214, 225-230]. Большой теоретический объём раздела, посвященного теме «Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха», дает множество полезной и интересной информации, но во многом, за счет своего объема, затрудняет восприятие общей картины учащимися, вызывая затруднения в структуризации полученного материала. Другой крайностью в системе подачи данного материала являются, наоборот, слишком краткие теоретические сведения, представляемые автором учебника: например, Е. И. Бутиков, А. С. Кондратьев,В. М. Уздин в своём учебнике «Физика» уделяют данной теме менее двух страниц [1, с. 211, 215].

Таким образом, в учебно-образовательной литературе образуется своеобразная информационная лакуна. С одной стороны, тема по сути своей (в сравнении с прочими разделами физики) не представляет особой сложности, но, ввиду некоторых особенностей подачи материала, учащиеся сталкиваются с проблемами, что вызывает распространённые ошибки, в основе которых лежит недопонимание теоретических основ темы.

В данной статье предложена особая последовательность изложения теоретического материала, структурированная таким образом, чтобы добиться четкости и логической стройности изложения темы «Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха». В основе новойавторской методики подачи материала лежат анализ и структуризация учебной и методической литературы школьного курса физики, а также технических вузов [5, с. 156-159]. Сам курс состоит из двух основополагающих авторских таблиц, наглядно отражающих весь материал данной темы, способствующих повышению эффективности его изучения. Рассмотрим эту методику подробнее.

В первой таблице нами были структурированы различия в поведении ненасыщенного и насыщенного пара в различных термодинамических процессах. Для наглядности были использованы графики этих процессов.

Сравнительным критерием были выбраны давление и концентрация паров.

Таблица 1.

Различия в поведении насыщенных и ненасыщенных паров

При постоянном объёме концентрация ненасыщенного пара остается постоянной, так как не меняется количество молекул пара, а у насыщенного пара концентрация молекул изменяется в зависимости от изменения температуры. С увеличением температуры жидкости возрастает интенсивность процесса испарения. Поэтому при повышении температуры динамическое равновесие между испарением и конденсацией устанавливается при больших концентрациях молекул пара. Давление ненасыщенного пара при постоянной концентрации молекул возрастает прямо пропорционально температуре. Так как при повышении температуры насыщенного пара возрастает еще и концентрация молекул, то давление насыщенного пара растет быстрее, чем давление ненасыщенного пара с постоянной концентрацией молекул. Давление насыщенного пара растет не только вследствие повышения температуры жидкости, но и вследствие увеличения концентрации его молекул. Аналогичные рассуждения приводят к пониманию обратного процесса: объём постоянный, температура уменьшается.

При постоянной температуре концентрация ненасыщенного пара меняется в соответствии с изменением объёма, так как не меняется количество молекул пара. Основным отличием поведения насыщенного пара при постоянной температуреявляется неизменность его концентрации. При сжатии насыщенного пара концентрация молекул пара увеличивается, равновесие между процессами испарения и конденсации нарушается,

и часть пара превращается в жидкость. При расширении насыщенного пара концентрация его молекул уменьшается, и часть жидкости превращается в пар. Таким образом, концентрация пара остается постоянной независимо от объема. Так как давление газа пропорционально концентрации и температуре, то давление насыщенного пара при постоянной температуре не зависит от объема.

Таким образом, основное различие в поведении паров состоит в том, что при изменении температуры насыщенного пара в закрытом сосуде (или при изменении объема при постоянной температуре) изменяется масса пара. Концентрация насыщенного пара зависит только от температуры.

Вторая таблица разработана для увеличения результативности решения физических задач по теме «Относительная влажность воздуха». В ней отражена зависимость относительной влажности от изменения термодинамических параметров воздуха. В комментариях приводится аналитическая зависимость, которую удобно использовать при решении задач в каждом конкретном случае. Отдельно следует отметить, что во всех случаях увеличения относительной влажности воздуха возможно достижение точки росы.

Таблица 2.

Зависимость относительной влажности от изменения термодинамических параметров воздуха

nпара

?=

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

?100% nнас пара.

nпара

?=

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

?100% nнас пара.

спара

?=

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

?100% снас пара.

спара

?=

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

?100% снас пара.

спара

?=

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

?100%

спара

?=

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

?100%

Данные таблицы разрабатывались для подготовки учащихся лицея 1580 при МГТУ им. Н. Э. Баумана к ЕГЭ в 2015 году. Их использование позволило активизировать учебно-познавательную деятельность и обеспечило процесс осознанного усвоения материала, а также высвободило время для изучения более сложных и глубоких для понимания разделов физики. Итогом работы стал факт преодоления трудностей при решении задач по теме «Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха». Понимание этой темы позволило учащимся более полно представить физическую картину мира, получить навыки, необходимые для решения задач различной степени сложности.

Список литературы

Бутиков Е. И., Кондратьев А. С.,Уздин В. М. Физика: в 3-х т. М.: Физматлит, 2001. Т. 3. 336 с.

Демидова М. Ю. Методические рекомендации по некоторым аспектам совершенствования преподавания физики. М.: ФИПИ, 2014. 23 с.

Мякишев Г. Я., Синяков А. З. Молекулярная физика. Термодинамика. 10 класс. М.: Дрофа, 2004. 352 с.

Размещено на Allbest.ru