Урок змішаного навчання з фізики у 9 класі на тему: "Електромагніти. Магнітна левітація"

Урок змішаного навчання з фізики у 9 класі

 

Тема: Електромагніти. Магнітна левітація

Лабораторна робота: Складання та випробування електромагніту

 

Мета: сформувати наукове уявлення про природу магнітного поля; навчити застосовувати науковий метод пізнання природи: спостерігати та аналізувати магнітні явища, проводити нескладні експерименти з вивчення електромагнітів й пояснювати отримані результати, познайомити учнів із пристроєм електромагнітів і їх застосуванням (компетентність до природничих наук );
сформувати практичні вміння учнів складати електромагніт, дослідити його магнітну дію, розвивати логічне мислення та увагу; виховувати спостережливість, охайність (освітня компетентність);
продовжити розвиток умінь в учнів аналізувати інформацію, знайдену самостійно через мережу Інтернет, подану як в текстовому , так і відео форматі, доходити до відповідних висновків (інформаційна компетентність);
продовжувати формувати усвідомлення ролі довкілля на життя й здоров’я людини, розглянувши поняття впливу електромагнітного поля на живі організми та способи компенсації шкідливого впливу електромагнітів (компетентність [Екологічна грамотність і здоровий спосіб життя] );
продовжувати формувати соціальну компетентність учнів через організацію роботи в малих групах (соціальна і громадянська компетентність).
продовжувати формувати лідерські ініціативи та розуміння практичного застосування набутих знань (ініціативність і підприємливість)

 

Обладнання: два (можливо більше) комп’ютерів (інших гаджетів) з доступом до Інтернету, датчик сили (цифрова лабораторія), розбірний електромагніт, джерело струму, вмикач, з’єднувальні провідники, реостат, амперметр, компас (магнітна стрілка),скріпки, цвяхи.

 

Матеріали до уроку: «лотарейка» (для об’єднання учнів у групи) [Додаток 1], добірка орієнтовних завдань (завдання для знавців), вибірка якісних задач (завдання для ерудитів), добірка питань до теорії (завдання для науковців), опис лабораторної роботи (завдання для дослідників).

 

Тип уроку: Урок вивчення нового матеріалу.

 

 

Очікувані результати: Учень наводить приклади застосування електромагнітів та розпізнає основні складові пристроїв з електромагнітами, вміє виготовити найпростіший електромагніт та визначати полюси електромагніту, характеризує основні властивості електромагнітів та способи зміни сили електромагніту. Учень пояснює принцип дії електромагніту та електродвигуна, розуміє механізм магнітної левітації, оцінює важливість розвитку різних напрямків електроенергетики, роль видатних учених у розвитку знань про електромагнетизм. Учень розуміє ролі довкілля на життя й здоров’я людини, розглянувши поняття впливу електромагнітного поля на живі організми та способи компенсації шкідливого впливу електромагнітів. Удосконалення організаційних та лідерських якостей учнів.

 

 

Технологічна картка уроку

 

Етапи уроку		Діяльність учителя	Які компетентності формуються	Діяльність учнів
Організаційний етап		Стимулювання діяльності учнів, забезпечення загальної готовності класу, забезпечення вчасного початку уроку	Формування самоосвітньої компетентності, здатності до організації своєї навчальної діяльності	Концентрують увагу на навчальній діяльності, на самоаналізі до уроку
Мотивація навчальної діяльності		Учитель демонструє магнітну левітацію кільця над котушкою з осердям. Учитель повідомляє тему, мету та завдання на урок	Формування в учнів пізнавальної зацікавленості темою, що вивчається, розширення світогляду учнів про фізичні явища. Формування вмінь висувати гіпотези, обґрунтовувати свій вибір	Відповідають на поставлені питання, беруть участь в обговоренні, висувають гіпотези, отримують нову інформацію про електромагнітні явища.
Планування уроку		Учитель повідомляє про види та спосіб проведення уроку, розподіл обов’язків серед груп учнів [Додаток 2]	Формування самоосвітньої компетентності – умінь планувати й організовувати свою навчальну діяльність, науково підходити до організації вивчення нового матеріалу.	Учні зосереджуються на навчальній діяльності.
Вивчення нового матеріалу Закріплення нового матеріалу Контроль і корекція знань	Використання ЗМІШАНОГО НАВЧАННЯ – РОТАЦІЯ ЗА ЛАБОРАТОРІЄЮ (всі етапи уроку виконуються одночасно)
	ON_LAIN (Науковці)   Вивчають теорію	Учитель організовує вільний доступ до мережі Інтернет, надає орієнтовні питання [Додаток 3] та консультації в ході роботи групи. Учитель виступає модератором, спрямовує організовує та корегує роботу в групах Результат роботи учнів оцінюється по кількості та якості правильних відповідей (Можуть провести самі учні за шаблоном правильних відповідей)	Формування інформаційної компетентності (пошук потрібної інформації, виокремлення головного з-поміж великого інформаційного потоку	Учні знайомляться з матеріалами Інтернету, підручника. Відповідають на питання Обговорюють відповіді
	OF_LAIN (Дослідники)   Виконують лабораторну роботу	Учитель організовує експериментальну діяльність учнів, щодо вивчення властивостей електромагнітів [Додаток 4] По завершенню роботи учні здають свої лабораторні роботи (їх описи, обчислення та висновки) після чого учитель оцінює роботу кожного учня.	Розвиток експериментальних умінь аналізувати результати своєї роботи й узагальнювати інформацію	Учні проводять та спостерігають за дослідами та  експериментом, роблять висновки, записують висновки сформульовані однокласниками.
	ON_LAIN (Знавці) Розглядають застосування електромагнітів	Учитель організовує вільний доступ до мережі Інтернет, надає орієнтовні питання [Додаток 5]  та консультації в ході роботи групи Результат роботи учнів оцінюється по кількості та якості правильних відповідей (орієнтовна кількість балів вказана біля кожного завдання, після завершення виконання завдання може надатися шаблон з правильними відповідями для самооцінки)	Формування умінь самоаналізу власних навчальних досягнень, контроль своєї навчальної діяльності на уроці, формування гнучкості застосування отриманих знань та умінь	Учні відповідають на питання, оцінюють свої знання
	OF_LAIN (Ерудити) Розв’язують задачі	Учитель пропонує виконати завдання [Додаток 6], організовує обговорення, консультує у спірних та незрозумілих ситуаціях Результат роботи учнів оцінюється по кількості та якості правильних відповідей (орієнтовна кількість балів вказана біля кожного завдання, після завершення виконання завдання можна дати правильні відповіді для самооцінки та корекції знань)	Формувань умінь застосовувати науковий метод пізнання під час вивчення застосувань електромагнітів, використовуючи метод аналогії, висувати гіпотези й перевіряти їх. Формування умінь систематизувати отримані знання	Учні висувають гіпотези, знаходять відповіді на питання, пояснюють побачене
Підбиття підсумків уроку		Учитель пропонує учням презентувати інформацію, підготовлену, здобуту, отриману на уроці	Формування інформаційної компетентності, формування умінь виступати перед аудиторією	Приймають участь в обговоренні уроку.
Домашнє завдання		Учитель  повідомляє: Прочитати §§ 5-7 «Цікаві» домашні завдання  [Додаток 7],		Записують домашнє завдання.

 

Додаток 1

Спосіб об’єднання учнів у групи на даному уроці:

 

Жеребкування. За жеребом: листочки різного кольору — команди червоних, блакитних, фіолетових, зелених; (Дослідники, Знавці, Науковці, Ерудити)

 

 

Інші способи об’єднання учнів у групи:

 

Вибір способу об'єднання учнів у групи під час уроку може виходити з мети освіти груп;

 

Рівень. За рівнем успішності для роздачі завдань різного рівня складності;

Команда. Групи, в яких є учні різного рівня успішності, щоб діти допомагали один одному під час уроку, при цьому всі групи одного рівня;

Стосунки. Групи, в яких діти дружні між собою або, навпаки, ворогуют;

Жеребкування. За жеребом: листочки різного кольору — команди червоних, жовтих, синіх, зелених; (Дослідники, Знавці, Науковці)

Доля. За журналом (навпіл, через одного через два учня, через три учня.);

Лідери. Учитель може попросити вставити лідерів груп, так і визначити їх одним із інших способів. Кожен лідер по черзі називає того учня, якого хоче бачити у своїй команді, потім вибрані учні називають тих, кого хочуть бачити саме вони — і так, поки весь клас не буде об'єднаний у команди

Сегментація кола: вчитель постає в центрі класу і подумки з дітьми проводить його діаметр. Таким чином, діти можуть об'єднатись у 2 рівні групи. Можна зробити більшу кількість сегментів для отримання іншої кількості груп. Спосіб можна використовувати на уроках математики.

Мозаїка. Дітям видаються частини тексту або зображення, і вони повинні знайти дітей, у яких є інші частини цього тексту або зображення. Надалі цей текст або зображення можна обіграти.

Додаток 2

 

Правила роботи груп та уроку:

• Кожна група на кожній станції працює 8-10 хвилин.
•  Об’єднання у групи (методом жеребкування) визначаються із станцією (Дослідники, Знавці, Науковці) Пізніше з’являється група Ерудитів
• Форми та способи роботи груп

Всі групи працюють колективно (але допускається індивідуальна форма роботи), обов’язки розподіляють самі члени груп, принцип та способи виконання завдання обирає сама група.

Група науковців з допомогою інформаційних технологій (Інтернету, при відсутності Інтернету – заздалегідь збережених веб документів) та літератури (підручники, довідники) розглядають теоретичний матеріал до уроку за орієнтовними запитаннями.

Група дослідників, використовуючи інструкцію, виконую короткотривалу лабораторну роботу, експеримент чи дослідження без використання інших інформаційних ресурсів

Група знавців з допомогою інформаційних технологій (Інтернету, при відсутності Інтернету – заздалегідь збережених веб документів) та літератури (підручники, довідники) знаходять відповіді та пояснення практичним застосуванням тих чи інших явищ, процесів, пристроїв, механізмів.

Група ерудитів (в цю групу учні переходять обов’язково після перебуванні в групі науковців) дають відповіді на теоретичні запитання, розв’язують якісні і кількісні задачі без допомоги інтернет ресурсів (можливі картки з прикладами розв’язаних аналогічних задач).

• Всі групи на будь якому етапі можуть звернутись за допомогою до учителя.

• Групи Знавці та Науковці – On-lain (можуть використовувати Інтернет), групи Дослідники та ерудити – Of-lain (без доступу до Інтернет).
• Групи отримують завдання.

1 група – Дослідники [Додаток 3];

2 група – Знавці [Додаток 4];

3 група – Науковці [Додаток 5].

• Через 8-10 хвилин групи переходять на інші станції (деякі обмінюються завданнями).

Дослідники  Знавці;

Знавці  Науковці;

Науковці  Ерудити [Додаток 6].

• Через кожні 8-10 хвилин групи переходять на інші станції (обмінюються завданнями), як вказано на схемі.

 

• За 3 хвилини до закінчення заняття учні обмінюються враженнями та успіхами.

По можливості обмінюються своїми здобутками на станціях «знавців» та «науковців».

• Діти отримують «цікаві» домашні завдання (завдання практичного чи експериментального характеру)

Додаток 3

 

Запитання для науковців.

(Відповіді можуть бути не на всі завдання. Потрібно з переліку запропонованих запитань знайти відповіді на дванадцять).

 

1. Що таке електромагніт?
2. Яка будова електромагніта?
3. Де використовують електромагніти?
4. Де і хто вперше винайшов електромагніт?
5. Який є найбільший електромагніт, де його виготовили?
6. Наведіть приклади діамагнетиків, парамагнетиків, феромагнетиків.
7. Від чого залежить магнітна дія котушки зі струмом?
8. Що таке магнітна левітація?
9. Хто вперше застосував магнітну левітацію?
10. Яким способом можна збільшити силу електромагніту?
11. Що таке гучномовець? Хто і коли його винайшов?
12. Що таке електромагнітне реле?
13. Яка будова гучномовця?
14. Яка будова електродвигуна? Хто і коли його винайшов?
15. Які перетворення енергії відбуваються в електродвигуні?
16. Які переваги мають електродвигуни перед тепловими двигунами?
17. Що називають явищем електромагнітної індукції?
18. Від чого залежить значення індукційного струму?
19. Що називають індукційним струмом?

Додаток 4

Лабораторна робота:

Складання найпростішого електромагніту і випробування його в дії.

Мета. Навчитися складати найпростіший електромагніт; з’ясувати, від чого залежить його дія.

Обладнання: розбірний електромагніт, джерело струму, з’єднувальні провідники, ключ, реостат, датчик сили, клейка стрічка, скріпки, компас, амперметр.

Перш, ніж виконувати роботу, згадайте техніку безпеки під час роботи з електричними колами.

Теоретичні відомості. Найпростішим електромагнітом є провідник намотаний на циліндричну котушку — соленоїд. Набагато сильніше магнітне поле можна створити, вставивши в котушку осердя з феромагнітного матеріалу. При цьому магнітне поле котушки намагнічує осердя і те, в свою чергу, створює додаткове магнітне поле.

Хід роботи

Виготовлення електромагніту та перевірка його в дії.

Увага!!! Проводити експеримент з дотримання вимог техніки безпеки поводження з електричними приладами та розбірними електроустановками

1. Виготовте електромагніт. Для цього візьміть пластикову котушку і намотайте на неї 40 витків мідного дроту. Крайні витки котушки закріпіть клейкою стрічкою.
2. Складіть електричне коло за схемою.

3. Замкніть коло й переконайтеся, що електромагніт притягує дрібні залізні предмети (скріпка), тобто проявляє магнітні властивості.
4. Зазначте на схемі полюси електромагніту, визначивши їх за допомогою магнітної стрілки. Опишіть, як ви це зробили.

Залежність дії магнітного поля котушки від осердя.

Увага!!! Проводити вимірювання магнітної сили таким чином: один учень тягне за динамометр, прикріплений до важків чи змінної пластинки, а інший притримує змінну пластинку, щоб зафіксувати момент відриву і щоб пластинка і важки після відриву на падали на стіл

1. Замкніть коло. Датчик сили визначте магнітну дію електромагніта. Результати вимірювань запишіть до зошита.
2. Вставте в котушку осердя. Датчиком сили виміряйте магнітну дію електромагніта. Результати вимірювання запишіть до зошита.
3. Порівняйте дії електромагнітів. Результати експерименту запишіть до зошита.

Залежність дії магнітного поля від сили струму в котушці.

1. За допомогою реостата встановіть силу струму в колі 0,5 А. Датчик сили виміряйте магнітну дію електромагніту. Результати вимірювань запишіть до зошита.
2. За допомогою реостата встановіть силу струму в колі 1,5 А. Датчик сили виміряйте магнітну дію електромагніту. Результати вимірювань запишіть до зошита.
3. Порівняйте результати експерименту. Зробіть висновок.

Залежність дії магнітного поля електромагніту від кількості витків котушки.

1. Виготовте ще один електромагніт. Для цього візьміть другу пластикову котушку і намотайте на неї 20 витків мідного дроту. Крайні витки котушки закріпіть клейкою стрічкою.
2. За допомогою реостата встановіть силу струму в колі 1,5 А.
3. Датчик сили визначте дію першої котушки. Результати запишіть до зошита.
4. Датчик сили визначте дію першої котушки. Результати запишіть до зошита.
5. Порівняйте результати та зробіть висновок. Результати експерименту запишіть до зошита.

 

Аналіз результатів експерименту. Проаналізуйте експеримент та його результати. Зробіть висновок, у якому зазначте, як залежить магнітна дія електромагніту від сили струму в ньому, кількості витків і наявності залізного осердя.

Додаток 5

 

Запитання для знавців.

 

1. (4 бали) Де використовують електромагніти? (записати приклади та способи використання не менше 10 прикладів).
2. (6 балів) Результат показати учителю (учитель серед переліку прикладів вибере 2-3 пристрої для подальшої роботи групи)
3. Опишіть принцип роботи та будову приладів де використовують електромагніти. (запропонованих вчителем).
4. (1 бал) Запишіть, який з електромагнітів, на вашу думку, є найнеобхіднішим, «найголовнішим» у нашому суспільстві (і чому ви так гадаєте?).
5. (1 бал) Запишіть, який з електромагнітів, на вашу думку, є найскладнішим у використанні(і чому ви так гадаєте?).

 

Додаток 6

Запитання для ерудитів

(Відповіді можуть бути не на всі завдання. Потрібно оцінити рівень своїх можливостей та обрати запитання відповідно за рівнем складності)

 

1. (1 бал) Якими способами можна підсилити магнітну дію котушки зі струмом?
2. (0,5 балів) Що необхідно зробити, щоб змінити полюси магнітного поля котушки? Як це вплине на роботу електромагніту?
3. (0,5 балів) Візьміть магніт, в якого невідомо, де північний і південний полюси. Як визначити ці полюси, якщо у вас є магніт з відомими полюсами.
4. (2 бали) Два металевих провідники, по яких протікають струми в одному напрямку, притягуються. А як поводитимуться розчини електролітів у двох сусідніх електролітичних ваннах, по яких протікають струми в одному напрямку? Відповідь обґрунтуйте.
5. (1 бал) Чому речовини, вміщені в магнітне поле, намагнічуються?
6. (1 бал) Чому намагнічування залізного стрижня, який торкається сильного магніту, відбувається краще, якщо по стрижню постукати твердим предметом?
7. (1 бал) На лабораторному столі розмістили кільце з гнучкого дроту й підключили до джерела струму. Як поводитиметься кільце?
8. (1 бал) Над котушкою на пружині по черзі підвішують залізний, мідний та скляний стержні. Як зміниться видовження пружини після включення струму в котушці?
9. (1 бал) Чому на поверхні намагніченої деталі, вкритої мильною водою із залізним порошком, у тих місцях, де є ззовні або всередині тріщини, залізний порошок згущується
10.        (1 бал) Іноді після вимикання струму частина предметів залишається притягнутою до електромагніту підйомного крана. Що треба зробити для того, щоб ці предмети упали? І чому?
11.        (2 бали) Чи звучатиме електричний дзвоник і навушник у безповітря­ному просторі? І чому?
12.        (2 бали)Як можна регулювати піднімальну силу електромагніта, що використовується в підйомному крані?
13.        (0,5 балів) Назвіть основні складові електромагніту (Рис.1)
14.        (0,5 балів) Як називають ділянки поверхні електро­магніту, де магнітне поле є найсильнішим?
15.        (1 бал) Від яких чинників залежить магнітна дія електромагніту?
16.        (1 бал) Які переваги мають електромагніти над постійними магнітами?
17. (1 бал) Чому електромагніти набули широкого застосування в техніці

Додаток 7

«Цікаві» домашні завдання 

(Кількість та номер з домашніх завдань виконується довільно)

1. Записати прилади які є вдома з використанням електромагнітів.
2. Провести експеримент (будь-який на вибір) та описати наслідки, і причини таких наслідків.

• Включити фен та піднести до телевізора (не направляючи потік теплого повітря на телевізор);
• Подзвонити по телефону близько до телевізора, поступово то наближаючись до нього то віддаляючись.
• Біля ввімкненого комп’ютера чи планшета (повинно програватись відео зі звуком) положити телефон і на нього подзвонити.

Використані джерела:

1. Дидактичний матеріал з фізики. 9 клас. І семестр: [посібник для загальноосвітніх навчальних закладів] / В.Л. Бузько, С. П. Величко. [3-тє вид., доповнене]. – Х. : вид.група «Основа», 2017
2. Фізика : підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова, О. О. Кірюхіна] ; за ред. В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого. — Харків : Вид-во «Ранок», 2017.
3. http://blog-amanis.blogspot.com/2015/09/17.html  - об’єднання дітей в групи
4. http://chervona-kalina.ucoz.com/publ/normativni_dokumenti_shmo/kerivnik_shmo/tekhnologichna_karta_uroku_metodichni_rekomendaciji/13-1-0-34  - Технологічна карта уроку
5. http://confesp.fl.kpi.ua/node/1268 - Змішане або гібридне навчання як трансформація традиційної освітньої моделі
6. http://eprints.zu.edu.ua/19412/1/Kryvonos.pdf - Змішане навчання як основа формування ікт-компетентності вчителя
7. http://klasnaocinka.com.ua/uk/article/tekhnologichna-kartka-uroku-ukrayinskoyi-movi.html Технологічна картка уроку
8. http://ped-kopilka.com.ua/sovremenyi-urok/tehnologicheskaja-karta-uroka-kak-sovremenaja-forma-planirovanija-urochnoi-dejatelnosti-v-sotvetstvi-s-trebovanijami-fgos.html - Технологічна карта уроку
9. http://ukrlitera.ru/index.php/gdz/gdzfizika/451-vidpovidi-do-zoshita-dlja-laboratornih-fizika-9/4066-1-skladannja-ta-viprobuvannja-elektromagnitu - Складання та випробування електромагніту
10. http://www.prosvitcenter.org/uk/navchannya-v-shkoli-onlayn-navchannya-zmi/ - Навчання в школі + онлайн-навчання = змішане навчання
11. http://www.prosvitcenter.org/uk/zmishane-navchannya/ -  „Змішане навчання“: персоналізоване навчання кожного учня
12. https://education.microsoft.com/Story/Lesson?token=Dl1mZ - Blended Learning - Змішане навчання
13. https://mon.gov.ua/ua/osvita/zagalna-serednya-osvita/navchalni-plani - Навчальні плани
14. https://mon.gov.ua/ua/osvita/zagalna-serednya-osvita/navchalni-programi - Освітні програми
15. https://mozok.click/600-elektromagnti-ta-yih-zastosuvannya.html#sel=14:1,14:2 - Електромагніти та їх застосування