Моделирование и анимация физических процессов.
(maxs_ff@mail.ru)
Муниципальное общеобразовательное учреждение лицей№9 (МОУ лицей №9) г. Сальск
Аннотация.
В докладе рассматривается опыт создания и применения компьютерных анимированных физических моделей в среде Power Point.
В современном информационном обществе уже трудно найти такую область знаний, где активно бы не использовались информационные технологии. Век «мела и доски» безвозвратно уходит и теперь учеников, которые с малых лет постигают основы работы с компьютером, уже трудно заинтересовать монологом учителя, плакатами или рисунками на доске. Конечно, обучение физики в этих условиях также не может обходиться без применения современных ИКТ. Сегодня существует большое количество программно-методических комплексов призванных помочь учителю и учащимся в решении образовательных задач. Все чаще, а не от случая к случаю, используется учителями презентации к уроку с применением анимации, видеовставками, компьютерными моделями. Это позволяет разнообразить урок, создать оптимальную структуру его проведения, продемонстрировать эффекты невозможные в условиях школьной лаборатории. Конечно, применение современных информационно коммуникационных технологий, является неоспоримым и порой незаменимым преимуществом в обучении, но и ставит перед учителями ряд новых проблем:
- увеличилось время подготовки учителя к уроку. Все кто самостоятельно создавал презентации, знают, сколько времени отнимает этот процесс.
- проблемы поиска нужной информации, рисунков и анимации. Понятно, что презентация не может и не должна дублировать учебник, она должна быть не только информативна, но и содержать интересные сведения, красивые рисунки, видеофрагменты или анимации.
- учитель должен продумать структуру презентации к уроку, её соответствие плану урока, чтобы она гармонично дополняла речь учителя, а не заменяла её текстовой информацией на экране.
- она должна быть действительно «презентабельна», не должна содержать большие объемы текстовой информации, читать с экрана учащимся и скучно, и неудобно. Содержать большое количество визуальной информации – рисунки и видео, однако при этом не превращаться в слайд-шоу картинок и демонстрацию фильма весь урок.
Пытаясь решать для себя эти проблемы при разработке презентаций к урокам, я пришел к выводу, что создание системы уроков в форме презентаций невозможно без создания анимированных моделей. Для этой цели я использовал программу Power Point 2007, возможности которой не ограничиваются простой демонстрацией слайдов на экране, а позволяют с учетом реальной физики разрабатывать анимированные модели. Такое решение, на мой взгляд, имеет ряд неоспоримых преимуществ:
во-первых: решается проблема совместимости, с которой многие сталкивались при создании презентации, когда при вставке в слайд анимированной модели или видеоролика они не работали без каких-то кодеков или установки специальных программ;
во-вторых: это возможность демонстрировать презентацию практически на любом компьютере, где установлен пакет Microsoft Office 2007, или даже на компьютере без установленного офисного пакета с использование бесплатной программы для просмотра презентаций;
в-третьих: возможность легкого редактирования, изменение времени протекания демонстрируемого процесса;
в-четвертых: с имеющимся у меня навыком работы с программой Power Point нет необходимости поиска среди большого количества дисков и сайтов в интернете нужной модели и проверки её работоспособности в слайде без организации гиперссылки на программу её запускающую. Гораздо быстрее самому нарисовать нужную модель и её анимировать нужным мне образом.
На сегодня мной создано большое количество физических моделей, практически по всем ключевым темам курса физики, большое количество готовых презентаций к урокам по всем параллелям классов. К сожалению, возможности публикации рисунков в рамках этой статьи сильно ограничены, и поэтому трудно рассказывать о своей работе, о каких-то моделях, если вы их не видите. Единственно, могу сказать, что все рисунки выполнены на профессиональном уровне, а анимация соответствует реальной физике изучаемого процесса.
Все рисунки физических моделей выполнялись также с использованием возможностей только одной программы Power Point, создание рельефа поверхности, её текстуры, прозрачности, объема, поворота и заливки фигуры. При этом удалось добиться почти реальной трехмерности рисунка. Применение эффектов анимации – вращение, появления и исчезновения, движения позволили создать физически натуральную анимацию модели. Многие процессы протекают в реальном масштабе времени и синхронизированы с системным временем компьютера. При запуске презентации открывается корневое меню с иконками, гиперссылка по которым позволяет переходить на нужную часть темы (слайда). Запуск анимации объекта производится по «щелчку» или автоматически, если этого требует модель. Демонстрируемые опыты с измерениями показывают реально возможные значения физических величин для данного процесса и полностью соответствуют изучаемым физическим законам.
Созданные модели и их анимация вызывают неподдельный интерес у учащихся и позволяют более эффективно решать образовательные задачи урока. Обобщая опыт своей работы можно констатировать появление позитивных итогов:
1. Повышается интерес у учащихся к изучению физики.
2. Позволяет демонстрировать процессы, которые невозможно показать учащимся с использованием лабораторного оборудования кабинета физики.
3. Позволяет многократно повторять демонстрируемые опыты с возможностью изменения временных процессов.
4. Позволяет экономить время урока и продемонстрировать большее количество опытов, чем это было бы возможно с применением натурального опыта, за счет экономии времени на подготовку и проведение эксперимента.
5. Решает проблему организации системного повторения материала.
6. Позволяет на любом этапе урока реализовывать проблемно-поисковую технологию обучения и рефлексию учебной деятельности учащихся.
7. Создает на уроке атмосферу творческого поиска с элементами исследовательской деятельности.
8. Дает возможность создания задач на основе анимированных физических моделей или явлений.
9. Позволяет демонстрировать практическое применение изучаемого явления или закона, показывать устройство и внешний вид различных физических приборов, демонстрирует принципы их работы.
Применение виртуальных физических моделей, никоим образом не должно заменять реальный физический эксперимент, а лишь призвано, его дополнять для более глубокого изучения и понимания физического явления. Итогом работы может служить более глубокое понимание учащимися сущности физических явлений, способность самостоятельно ставить перед собой проблему и находить пути её решения, выдвигать гипотезы и проверять их экспериментально. Использовать компьютер не только как средство обучения, но и как универсальный физический прибор, позволяющий не просто находить нужную информацию, но и ставить ряд уникальных физических опытов. Применение современных ИКТ на уроках физики раскрывает новые возможности в обучении, позволяет развивать творческие способности учащихся, активизировать познавательную деятельность и повышать мотивацию к обучению.
