Использование компьютерной технологии на занятиях элективного курса
по физике
(из опыта работы по авторской программе «Физика на компьютере в
10-11 классах»)
Элективные курсы- обязательные курсы, которые учащиеся выбирают сами из имеющегося в учебном заведении «комплекта» и входящие в состав профиля обучения на старшей ступени школы.
Известный педагог С. Соловейчик писал: «Есть три силы, заставляющие детей учиться: послушание, увлечение и цель. Послушание подталкивает, цель манит, а увлечение движет».
А чем увлекаются современные школьники? Конечно же компьютерами. Как его используют? Для большинства ребят это средство развлечения: игры, музыка, фильмы, Интернет. Стремительное развитие информационных технологий затмевает роль компьютера как средства научного познания.
Сегодня перед школой поставлены задачи формирования нового человека, повышение его творческой активности. Научить ребят жить и работать в постоянно меняющемся мире, в котором уже складывается новая учебная среда, требующая изменения методов и форм учебной работы. Перед учителями физики поставлена цель: подготовить учащихся в процессе обучения физике к выбору профессии, развить творческие способности учащихся, формировать мотивы учения.
Использование новых технологий в учебном процессе приводит к:
- развитию новых педагогических методов и приемов;
- развитию личности ученика, подготовки к самостоятельной и продуктивной деятельности в условиях информационного общества;
- структурным изменениям в педагогической системе;
- интенсификации процесса обучения физике за счет активизации познавательной деятельности.
Образовательные результаты, которые достигаются при применении информационных технологий:
- учащимся предоставляется возможность индивидуальной исследовательской работы с компьютерной моделью, в ходе которой они могут самостоятельно ставить эксперименты, устанавливать закономерности;
- учащиеся приобретают навыки оптимального использования персонального компьютера как обучающего средства;
-у учителя высвобождается время на индивидуальную работу с учащимися
В течение двух лет я проводила апробацию элективного курса «Физика на компьютере» в 10-11 классах, работая над проблемой «Использование компьютерной технологии на уроках физики»
Авторская программа элективного курса «Физика на компьютере» была утверждена экспертным советом при Министерстве образования Республики Мордовия в 2006 году.
Цель элективного курса направлена на повышение интереса ученика к школьному курсу физики через применение компьютерной техники.
Задачи курса – расширить представление об экспериментальном методе познания окружающей действительности, о роли и месте компьютерного эксперимента в физических исследованиях.
Формы организации учебных занятий:
- организация в форме учебной исследовательской деятельности;
- выполнение виртуальных интерактивных лабораторных работ;
- решение задач с интерактивным выбором ответа и разбором решения.
Данный курс проходил апробацию учителем физики в течение двух лет в МОУ «Гимназия №29» г. Саранска.
Написание данного элективного курса состояло из нескольких этапов.
I этап- изучение методической литературы, статей по информационной технологии. Большую помощь оказали статьи по методике работы с курсом по электронному пособию «Открытая физика» «Компьютерное моделирование на уроке»; «Методика использования компьютерных моделей на уроках»; «Виды уроков с использованием компьютерных моделей»; « Виды заданий к компьютерным моделям» и др.
II этап- знакомство с электронными учебниками:
1. Полный интерактивный курс физики «Открытая физика» (часть1, 2);
2. Электронный учебник «Живая физика»;
3. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия «Уроки физики 7,8,9,10, 11 класс»;
4. «Курс физики ХХI века»;
5. «Виртуальный наставник. Физика 10-11 класс»;
6. Электронное пособие «Сдаем единый государственный экзамен»;
7. Учебное электронное издание «Физика 7-11 классы».
III этап- написание элективного курса
IV этап – беседа с учениками 10 класса и их родителями по организации элективного курса и какова его цель. Ожидаемые результаты.
V этап – организация и проведение занятий.
Данный курс рассчитан на 136 часов.
Занятия проводились по расписанию в мультимедийном кабинете, в котором находятся 12 компьютеров для учащихся, персональный компьютер для учителя, мультимедийный проектор, принтер. Каждый ученик имеет свой диск «Открытая физика», специальную папку для работ по элективному курсу, в которой собирается материал по занятиям.
Элективный курс «Физика на компьютере»
↓
Направлен на достижение цели:
↓
Повышение интереса ученика к школьному курсу физики через применение компьютерной техники |
↓
Опирается на принципы:
↓
научность | креативность | практической ориентации | интегрированность |
↓
Достигается средствами:
↓
- разработка уроков, занятий; -организация самостоятельной работы на компьютере; -диагностика и мониторинг результатов развития |
↓
Приводит к результату:
↓
стремление выполнять компьютерные лабораторные работы | работать с компьютерными моделями | осознанному выбору профессии | повышение мотивации к учебной познавательной деятельности | углубление уровня понимания учебного материала |
↑
Обеспечивается ресурсами:
↑
кадровыми | информационными | временными |
Тематическое планирование
элективного курса для учащихся 10-11 классов «Физика на компьютере»
№№ | Название темы | Всего часов | Теория | Компьютерные лабораторные работы | Работа с моделями на компьютере | Практикум по решению задач | Обобщающие занятия |
1. | Кинематика | 10 | 2 | 3 | 3 | 2 | - |
2. | Динамика | 16 | 4 | 1 | 6 | 4 | 1 |
3. | Законы сохранения в механике | 8 | 2 | 1 | 3 | 2 | - |
4. | Молекулярная физика | 18 | 4 | 3 | 6 | 3 | 2 |
5. | Основы электродинамики | 30 | 6 | 5 | 12 | 5 | 2 |
6. | Колебания и волны | 6 | 1 | 2 | 2 | - | 1 |
7. | Оптика | 18 | 3 | 3 | 8 | 3 | 1 |
8. | Квантовая физика | 10 | 2 | 3 | 4 | - | 1 |
9. | Оформление результатов исследований | 12 | - | 6 | 6 | - | - |
10. | Поиск информации с физическим содержанием в сети Интернет | 8 | - | - | - | - | 8 |
Итого | 136 | 24 | 27 | 50 | 19 | 16 |
На занятиях использовался материал:
Открытая Физика 2.6 часть I. – Физикон, 2005.
Открытая Физика 2.6 часть II. – Физикон, 2005.
|
|
Главной отличительной особенностью этих компьютерных пособий являются многочисленные компьютерные модели – уникальные и оригинальные разработки. Компьютерные модели легко вписываются в занятия и позволяют учителю организовать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся.
В процессе обучения учащиеся приобретают следующие умения:
- работа с компьютерными моделями, имитирующие физические процессы и проектирование реальных экспериментов этих процессов;
- проводить исследования графиков;
- выполнять виртуальные лабораторные работы;
- обсуждать результаты эксперимента.
Эти умения формируются на основе следующих знаний:
- роль эксперимента в познании;
- цикл познания в естественных науках: факты, гипотеза, эксперимент, следствия.
Проведение занятий с использованием моделей.
Компьютерные модели – компьютерные программы, имитирующие физические опыты, явления или идеализированные ситуации, встречающиеся в физических задачах.
Модели являются эффективным средством развития познавательной деятельности учащихся, позволяет углублять понимание учащимися учебного материала, демонстрировать его новые стороны. Как показывает практика, наибольший интерес вызывают модели, предполагающие участие самих учащихся в процессе их построения и модификации.
Компьютерное моделирование позволяет создать на экране компьютера живую, запоминающуюся динамическую картину физических опытов и явлений и открывают для учителя широкие возможности по совершенствованию занятий. Создание компьютерных моделей физических явлений и процессов является одной из эффективных форм реализации практической и исследовательской деятельности учащихся.
Использовать компьютерные модели удобно в демонстрационном варианте и при решении задач с недостающими данными, творческие задания и исследовательские задания.
Основные виды заданий, которые используются при работе с компьютерными моделями:
1. Ознакомительное задание. Это задание предназначено для того, чтобы помочь учащемуся осознать назначение модели и освоить ее регулировки. Задание содержит инструкции по управлению моделью и контрольные вопросы.
2. Компьютерные эксперименты. В рамках этого задания учащемуся предлагается провести несколько простых экспериментов с использованием данной модели и ответить на контрольные вопросы.
3. Экспериментальные задачи. Учащемуся предлагается решить 2-4 задачи без использования компьютера, а затем, используя компьютерную модель, проверить правильность своего решения.
4. Исследовательское задание. Учащемуся предлагается спланировать и провести ряд экспериментов.
Модель. Движение с постоянным ускорением.
objectputflash(25,25,'../../../../design/images/modelcursor. swf')
objectputflash(28,29,'../../../../design/images/zoomin. swf')
Учащиеся получают бланк, на котором указано действие ученика по работе с моделью. Знакомясь с вопросами они дают письменный отчет о проделанной работе.
Равномерное движение.
Класс _______________ Фамилия _______________ Имя _______________
1. Откройте в разделе «Механика» окно модели «Равноускоренное движение тела».
2. Установите следующее значение параметра a = 0 м/с2.
3. Нажмите кнопку Старт и понаблюдайте за происходящим на экране.
4. Прервите движение спортсмена нажатием кнопки Стоп. Обратите внимание на то, что на экране компьютера отображаются значения координаты спортсмена и пройденного им пути.
5. Для продолжения эксперимента снова нажмите кнопку Старт.
6. Проведите компьютерные эксперименты.
Эксперимент № 1.
- Выясните, что означает знак «–» перед значением скорости. Для этого установите, нажав кнопку Выбор, отрицательное значение скорости спортсмена и нажмите кнопку Старт. Напишите, как изменяется движение спортсмена при изменении знака его скорости. ________. Напишите, какие графики вы наблюдали на экране компьютера:
а) график зелёного цвета – это график ________,
б) график красного цвета – это график ________ ,
в) график синего цвета – это график ________ .
Эксперимент № 2.
- Установите V = 0,6 м/с, проведите эксперимент и ответьте на вопросы:
а) Какова координата спортсмена при t = 0? x = ________
б) Какова координата спортсмена через 40 с? x = ________
в) Какова координата спортсмена через 60 с? x = ________
г) Как выглядит график координаты спортсмена? ________
д) Как выглядит график скорости спортсмена? ________
е) Изменяется ли скорость спортсмена при движении? ________
ж) Как называется такое движение? ________
Эксперимент № 3.
- Установите V = –0,8 м/с, проведите эксперимент и ответьте на вопросы:
а) Какова координата спортсмена при t = 0? x = ________
б) Какова координата спортсмена через 40 с? x = ________
в) Какова координата спортсмена через 60 с? x = ________
г) Какой путь проходит спортсмен за 60 с? s = ________
д) Как выглядит график координаты спортсмена? ________
е) Как выглядит график пути спортсмена? ________
Решите задачи.
Задача № 1. С какой скоростью двигался спортсмен, если за 160 с он прошёл расстояние в 80 м? Ответ. ________.
Задача № 2. Сколько времени двигался спортсмен, если он преодолел расстояние в 120 м, причём его скорость была постоянной и составляла 0,6 м/с? Ответ. ________ .
Теперь проведите компьютерные эксперименты и проверьте ваши ответы.
Задача № 3. Постройте графики координаты, пути и скорости, спортсмена, если его скорость V = 1,0 м/с (при t = 0 и x = 0).
Задача № 4. Постройте графики координаты, пути и скорости, спортсмена, если его скорость V = –1,0 м/с (при t = 0 и x = 0).
Теперь проведите компьютерные эксперименты и проверьте ваши графики.
Количество выполненных заданий: ____ Количество ошибок: _____ Ваша оценка: _____
Модель. Исследование относительного движения.
Задание.
1. Определить, при каком направлении вектора скорости пловец переплывет реку за минимальное время?
2. Определить, при каком направлении вектора скорости пловец переплывет реку по кратчайшему пути?
При решении задач обязательно провести компьютерный эксперимент и проверить полученный результат.
Составить задачу по данной модели.
В компьютерном курсе «Открытая физика» имеется много моделей, позволяющих в динамике проиллюстрировать изучаемое физическое явление. Модели дают возможность в широких пределах изменять условия физических экспериментов (массы, скорости, температуры, ускорения и т. д.)
Лабораторные работы позволяют учащимся воспроизводить на экране компьютера эксперименты, отличающиеся высокой степенью наглядности.
При выполнении лабораторных работ вначале разбираем теоретические вопросы, затем отвечаем на контрольные вопросы и только после этого выполняем решение задач. При решении задач обязательно проводим компьютерный эксперимент и проверяем полученный результат.
Вопросы, которые указаны на рисунке, распечатываются. Каждый ученик с данным бланком работает в течение 10 минут, отмечает выбранный ответ, сдает учителю на проверку, а затем правильность ответа сверяет на компьютере, выясняет неточности, просматривает теоретический материал.
После этого приступает к выполнению решения задач для лабораторной работы. Вначале решает традиционным способом на бумаге, а затем ставит компьютерный эксперимент для проверки правильности ответа.
В течение двух лет работы учащиеся выполняли работы по этому списку
Занятия по решению задач с последующей компьютерной проверкой.
Предлагаю учащимся самостоятельно решить задачу, а затем провести компьютерный эксперимент и убедиться в правильности решения задачи. Самостоятельная проверка полученных результатов, при помощи эксперимента, усиливает познавательный интерес учащихся, а также делает их работу творческой. В результате этого учащиеся придумывали задачи, решали их, а затем проверяли правильность своих рассуждений, используя компьютерные модели, выявляли как качественные, так и количественные зависимости между величинами, характеризующими явление.
В компьютерном курсе «Открытая физика» есть большое количество решенных задач и контрольных вопросов к каждой теме, задачи повышенной трудности.
Проведя занятия элективного курса с использованием компьютерных моделей мультимедийных курсов «Физикон» «Открытая физика», убедилась в том, что эти модели легко вписываются в занятия. Они позволяют организовать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся. Это позволяет реализовать идеи развивающего обучения, существенно активизировать и индивидуализировать деятельность обучаемых по добыванию знаний, повысить интерес к изучению физики. Работа с «Открытой физикой» помогает представить изучаемый материал более наглядно, продемонстрировать его новые и неожиданные стороны неизвестным способом, что повышает интерес к предмету и способствует углублению понимания учебного материала. В ходе эксперимента изменяются содержание и стиль преподавания элективного курса. Необходимым условием успеха эксперимента является сочетание современных образовательных информационных технологий и традиционных методов обучения, постепенность внедрения новых методик. В качестве критериев успеха на данном этапе можно считать эмоциональное состояние учащихся на уроках, способность каждого ученика действовать осмысленно.
Задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. Причем, при введении информационных технологий учитель является лишь помощником в творческом процессе овладения знаниями.
Итак, использование новых информационных технологий в процессе преподавания физики позволяет:
- значительно расширить круг учебных задач, которые могут быть включены в содержание образования за счет использования вычислительных, моделирующих и других возможностей компьютера;
- увеличить возможность и состав учебного эксперимента, благодаря использованию компьютерных моделей тех процессов и явлений, эксперименты с которыми в школьных условиях учебных лабораторий были невозможны;
- расширить источники получения знаний в процессе обучения путем использования информационно - справочных систем.
Компьютер не может полностью заменить учителя. Только учитель имеет возможность заинтересовать учеников, пробудить в них любознательность, завоевать их доверие, он может направить их внимание на те или иные аспекты изучаемого предмета, вознаградить их усилия и заставить учиться.
Итак, подведем итоги. Можно ли использовать компьютерные модели на элективном курсе? Безусловно, да. Более того, роль компьютерного моделирования в учебном процессе будет повышаться по мере появления новых компьютерных программ. Однако необходим тесный контакт разработчиков программ с учителями, которые применяют их программы на практике.
Каким образом можно использовать электронные ресурсы на элективном курсе и на уроках физики?
-проводить компьютерные лабораторные работы с использованием компьютерных моделей или виртуальных лабораторий;
- организовать индивидуальное обучение учащихся;
- организовать исследовательскую деятельность учащихся с использованием компьютерных моделей;
- использовать электронные ресурсы для демонстраций;
- проводить контроль знаний учащихся с использованием компьютерных программ.
