Автор: , учитель физики МБОУ СОШ № 94
Использование компьютерных программ на уроках физики в старших классах
Использование компьютерных программ на уроках физики показано, прежде всего, в тех случаях, в которых возникает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Мотивация к восприятию учебного материала в интерактивном режиме, вовлечение в эффективные формы познавательной деятельности – вот основные причины, по которым стоит повышать культуру овладения ИК технологиями. Одним из таких случаев является использование компьютерных моделей в учебном процессе. Компьютерные программы, которые позволяют имитировать физические явления, эксперименты или идеализированные ситуации, встречающиеся в задачах, иллюстративном материале к лекциям, сопровождении лабораторного эксперимента. Преимущество компьютерного моделирования по сравнению с натурным экспериментом видится в том, что компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов.
Ученикам компьютер предоставляет уникальную, не достижимую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощённой модели. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет варьировать временной масштаб событий, а также моделировать ситуации, не реализуемые в физических экспериментах. Такая интерактивность открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. Выполнение компьютерных лабораторных работ требует определенных навыков, характерных и для реального эксперимента - выбор начальных условий, установка параметров опыта
Разумеется, компьютерные модели, разработанные компанией "Физикон", легко вписываются в урок и позволяют учителю организовать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся. Но когда они самостоятельно вмешиваются в самые серьезные и важные приемы подготовки и проведения урока, эффект повышается значительно. Вот некоторые примеры.
1.Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой.
В проекте «Пути оптимизации преподавания раздела «Физика атома и атомного ядра» мною и моими учениками – выпускниками разработан ряд программ, позволяющих реально упростить и ускорить процессы расчетов результатов в физических задачах по теме. Для этого использовались преимущественно программы «Excel». Упрощение и ускорение расчетов дефекта масс атомного ядра, энергии связи – через удельное значение энергии и дефект масс – весьма действенное средство для оптимизации распределения времени на уроке решения задач и при рассмотрении контрольно – измерительных материалов по подготовке к ЕГЭ. Образец решения задачи с помощью таблицы Excel:
Число протонов (Z) | 7 | - Введите количество протонов |
Число нейтронов (N) | 7 | - Введите количество нейтронов |
Масса ядра (Мя) (а. е.м.) | 14,0067 | - Введите массу ядра |
Дефект масс (∆M) | 0,10873 | |
Энергия связи | 9,7857E+15 | |
Мегаэлектрон вольт (МэВ) | 101,22763 |
2. Уроки с трудностями в обеспечении наглядности.
Также для формирования доказательной базы при изучении закона радиоактивного распада мне не удалось найти ни в одном из предлагаемых современных медиа - ресурсов, включая диски по физике, материалы подготовки к ЕГЭ в цифровом формате и Internet, интерактивной диаграммы. Такая диаграмма используется мною успешно уже не первый год, как для выпускников 11 класса, так и для девятиклассников, изучающих законы физики на элективных занятиях курса «Физика: наблюдение, эксперимент, моделирование». Правило смещения и законы сохранения лучше усваивается у ребят, если они используют для записи реакций ядерных превращений ту же программу «Excel», а не так давно и «Pascal». Используя видеоролик по теме «Строение атома. Опыт Резерфорда», созданный в программе flash – анимации, я добиваюсь понимания процесса обнаружения планетарной структуры атома. По рисунку в книге и плакату – учебной таблице это недостаточно эффективно происходило. Ранее для моделирования опыта Резерфорда мною был предложен эксперимент с лазерными указками, плексигласовой моделью атома и экраном. Демонстрация была снята на видеокамеру.
3. Уроки с нестандартным подходом критического мышления.
Представление о цепной реакции деления ядер урана формируется у выпускников основной школы в ходе изучения схем, рисунков и соответствующих реакций. В результате захвата нейтрона ядро, претерпевая модификацию, распадается на два осколка и некоторое количество нейтронов. Ролик, созданный для моделирования процесса распада одним из старшеклассников, нашел свое применение. Задание по данному ролику – определить, какая часть вполне соответствует и какие расхождения имеются с теорией и практикой цепной реакции деления. Ребята смотрят ролик с установкой эксперта, заинтересованно и внимательно, делают вполне обоснованные выводы об ошибке во второй части ролика. Установка на обнаружение ошибки в данном задании выполняет роль мотивационного ресурса.
4. Уроки диагностики и контроля знаний.
Составление интерактивных тестов позволяет индивидуализировать и корректировать знания учащихся, приводя их в соответствие требованиям стандартов образования нового поколения. Один из вариантов теста:
1 | Чему равна величина заряда протона? | |||||||||||
1 Кл. | ||||||||||||
-1Кл. | ||||||||||||
1 | 1,6*10 -19 Кл. | |||||||||||
-1,6*10-19Кл. | ||||||||||||
2 | Оцените отношение массы нейтрона к массе протона. | |||||||||||
10 | ||||||||||||
1 | 1 | |||||||||||
10^3 | ||||||||||||
2*10^3 | 19 | |||||||||||
3 | Чему равны число протонов Z и число нейтронов N в изотопе фтора | F | ||||||||||
Z=9, N=19 | 9 | |||||||||||
Z=19, N=9 | ||||||||||||
Z=10, N=9 | ||||||||||||
1 | Z=9, N=10 | |||||||||||
4 | Выражение, определяющее понятие реакции деления ядер урана: | |||||||||||
Процесс самопроизвольного распада ядер урана | ||||||||||||
1 | Процесс распада ядер урана на две примерно равные части, под действием нейтронов | |||||||||||
Процесс распада ядер урана на изотопы урана | ||||||||||||
Все выражения, приведённые в пунктах А-В | ||||||||||||
5 | Что представляет собой гамма-излучение? | |||||||||||
Поток ядер водорода | ||||||||||||
Поток нейтронов | ||||||||||||
1 | Поток квантов электромагнитного излучения | |||||||||||
Поток быстрых электронов | 27 | 24 | 2 | |||||||||
6 | Какая частица используется для бомбардировки атомного ядра в реакции | Al + ? => | Na + He | |||||||||
альфа-частица | 13 | 11 | 4 | |||||||||
1 | нейтрон | |||||||||||
электрон | ||||||||||||
протон | ||||||||||||
7 | Какие силы действуют между протонами в ядре? | |||||||||||
Гравитационные | ||||||||||||
Электростатические | ||||||||||||
1 | Ядерные | |||||||||||
Ядерные и гравитационные | ||||||||||||
8 | Какие вещества обычно используют в ядерных реакторах в качестве замедлителя нейтронов? | |||||||||||
Уран, плутоний | ||||||||||||
1 | Кадмий, бор | |||||||||||
Вода, графит | ||||||||||||
Бетон с железным наполнителем | 238 | |||||||||||
9 | Изотоп какого химического элемента образуется при альфа-распаде | U? | ||||||||||
палладия | 92 | |||||||||||
нептуния | ||||||||||||
радия | ||||||||||||
1 | тория | |||||||||||
10 | Значение К - коэффициента размножения нейтронов - для m<mкрит. | |||||||||||
К > 1 | ||||||||||||
1 | K < 1 | |||||||||||
K = 1 | ||||||||||||
К - любое рациональное число |
5. Урок комплексного применения знаний - практикум. Нередко время уроков решения задач расходуется нерационально, много времени отнимает процесс вычисления искомой величины. К числу таких уроков можно отнести практикум по решению задач на постулаты СТО. Мы с выпускниками для ускорения процедуры расчетов используем таблицы Excel. Это работает как для расчетов скорости по закону релятивистского сложения скоростей, так и для нахождения замедления времени, сокращения длины и увеличения массы в случае движения объекта с релятивистскими скоростями. Конечно, набрать формулу или задать расчетную схему не всегда сразу удается с первой попытки, зато, когда школьник одним из первых в параллели создает таблицу, которая реально выдает ощутимый по точности расчетов с минимальными временными затратами результат, он чувствует себя по меньшей мере методистом. Самореализалия налицо, рефлексия позитивная, теория проверена практикой. Неоспорима роль такой работы для отработки умения применять знания, интегрируя ИКТ и законы физики.
