КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА УРОКАХ ФИЗИКИ – ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАЩИХСЯ.
, МБОУ «Усть-Пинежская СШ», учитель физики и информатики, Архангельская область, п. Усть-Пинега, *****@***ru.
В работе рассматривается вопрос о использовании электронных таблиц при проведении физических экспериментов.
Computer simulation in physics lessons - experimental research activities of students. Nikitin Sergey Vasilevich, MBOU "Ust-Pinega school," a teacher of physics and computer science, Arkhangelsk region, n. Ust-Pinega, *****@***ru. The paper discusses the use of spreadsheets in conducting physical experiments.
Компьютерное моделирование, как метод научных исследований, основывается на построении математических моделей для описания изучаемых физических процессов; использовании компьютеров, обладающих высоким быстродействием и способных вести диалог с человеком. Суть компьютерного моделирования состоит в том, что на основе математической модели с помощью компьютера проводится серия вычислительных экспериментов, т. е. исследуются свойства объектов или процессов, находятся их оптимальные параметры и режимы работы, уточняется модель. В процессе моделирования есть два пути. Созданная модель может быть копией объекта, выполненной из другого материала, в другом масштабе, с отсутствием ряда деталей. Модель может отражать реальность абстрактно – словесным описанием в свободной форме, формализованным по каким-то правилам, математическими формулами и соотношениями.
Использование информационных технологий в школе при проведении уроков и практических занятий позволяет решить ряд фундаментальных задач:
Использовать методы проектов (по ФГОС) и компьютерного моделирования, предусматривающих активную практическую деятельность учащихся, самостоятельное осмысление целей своей работы и планирование путей их достижения, групповую деятельность, роль учителя в качестве консультанта. Обновить основное содержание, повысить роли фундаментальных знаний и умений, увеличить степень интегрированности различных учебных предметов и дисциплин. Формирование и развитие способностей к самостоятельному поиску, сбору, анализу и представлению информации, решению нестандартных творческих задач, моделированию и проектированию предметов и явлений, а также своей деятельности.В процессе реализации можно выделить две основные цели образования:
готовность к деятельности в быстро меняющемся мире, способность к самостоятельному принятию и реализации решений; умение пользоваться средствами информационных технологий для решения конкретных задач, взаимодействия с информационными потоками, информационная культура.Применение информационно-компьютерных технологий позволяет наиболее эффективно реализовать следующие функции урока:
Обеспечение глубокими и осознанными знаниями (не только по данному предмету); Обучение самостоятельной деятельности по овладению знаниями и их применению; Формирование устойчивых мотивов для учения, самосовершенствования, самообучения, самовоспитания; Формирование нравственных основ личности, ориентированных на общечеловеческие ценности.Компьютер и компьютерные технологии на уроках физики позволяют выдвинуть экспериментальную, исследовательскую деятельность учащихся. Замечательным средством для организации такой деятельности являются компьютерные модели.
Создание компьютерных моделей физических явлений и процессов является одной из эффективных форм реализации практической и исследовательской деятельности учащихся.
Компьютерные модели позволяют учителю организовывать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности.
Учитель, ведущий занятие с использованием мультимедиа-проектора, электронной доски и компьютера, обеспечивающим выход в Интернет эффективно использует возможности информационно-образовательной среды.
Существует два способа разработки компьютерных моделей с помощью специализированных программных средств и программирования.
Моделирующая среда позволяет решать широкий круг физических задач путем их визуального проектирования на основе моделей объектов, явлений, эффектов и свойств, содержащихся в тематических библиотеках (допускают их неограниченное пополнение самим пользователем), с последующим управлением моделями и наглядным представлением результатов расчета. В основе интерактивных задач и тренажеров также лежат модели.
Лабораторная работа – модель, имеющая значительное число степеней свободы. Соответственно, ученику доступны для исследования и анализа различные стороны явления, черты поведения объекта.
Лабораторная работа требует больших затрат времени, большего внимания и более творческого подхода.
Электронные таблицы (Ехсеl ) представляют собой мощную систему создания и использования их при моделировании физических явлений, при проведении физического практикума.
На практике одну и ту же задачу приходится решать для разных значений исходных данных, в таких условиях использование электронных таблиц целесообразно.
В качестве примера можно привести практикум, объединяющий в себе использование электронных таблиц для расчётов и обычный классический физический эксперимент. Всем хорошо известна лабораторная работа по определению ускорения свободного падения при помощи математического маятника.
Но по этой работе можно создать целый ряд экспериментов и реализовать их с помощью электронных таблиц. Работы можно организовать в виде электронной рабочей тетради, с которой учащиеся будут работать. В качестве примеров можно представить следующее:
«Исследование колебаний нитяного маятника»
«Исследование зависимости колебаний нитяного маятника от массы груза».
«Определение ускорения свободного падения».
«Измерение роста человека с помощью часов и нитяного маятника».
Последняя работа должна показаться наиболее интересной и необычной.
У меня также есть опыт проведения лабораторной работы по теме «Период полураспада радиоактивных элементов». В работе рассчитываются результаты и строится график распада в электронных таблицах.
Несколько лет назад учащиеся пробовали рассчитать последствия «ядерной зимы» - модель составлялась на языке программирования BASIC.
Кроме компьютерного моделирования большое значение имеет изготовление моделей различных приборов для проведения экспериментов и наблюдений. Это наиболее ценно, так как всё учащийся изготовляет самостоятельно своими руками.
Для Школьных Ломоносовских чтений было подготовлено сообщение и изготовлен телескоп из подручных материалов. Тема выступления была «Ломоносов и астрономия». (Приложение 1). Кроме телескопа была представлена презентация, выполненная ученицей 6 класса. (Приложение 2)
Ученик 7 класс изготовил «научную станцию для наблюдений природных явлений».
Таким образом, моделирование, как компьютерное, так и материальное, являются неотъемлемой частью обучения при реализации ФГОС.
Список литературы:
, . Использование Microsoft Office в школе. Учебно-методическое пособие для учителей. Физика. М: ИМА-пресс, 2003. – 112 с ил. , Применение компьютерных технологий обучения в средней школе. Красноярск: Изд-во КГПУ, 1996. С.167. Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе: Учеб. пособие для студ. Высш. Пед. учеб. заведений/, , и др.; Под ред. и . – М.: Издательский центр “Академия”, 2002. – 304 с. , Формирование учебных навыков на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988. – 112.: ил.– (Б-ка учителя физики). Физический эксперимент в средней школе: 6–7 кл.– ил.: Просвещение. 1988. – 175 с.: ил. – (Б-ка учителя физики). 10. Интерактивные компьютерные модели в преподавании физики// “Компьютерное моделирование 2003” : Труды 4-й Международной научно-технической конференции. СП6: Нестор, 2003. http://bspu. uni-altai. ru/Journal/vestnik/ARHIW/N1_2007/pdf/ikt/efrem. pdf http://www. pandia. ru/text/77/248/52668.php