Исследовательская работа на тему: "Компьютерные модели в школьном курсе физики"

 

Проект На тему:

 Компьютерные модели в школьном курсе физики

Проект подготовил: Магомедова Найида Нурмагомедовна-

учитель физики и информатики

 МКОУ «Ортастальская СОШ им.Р.Халикова» С.Стальского района.

 

Махачкала –2015г.

Содержание.

Введение                                                                                                             3

1.Обзор литературы                                                                                          5

2.Применение компьютера на уроках в качестве универсального  технического средства обучения.                                                                   7

2.1.Использование компьютерных моделей на уроках физики.

·        Компьютерные эксперименты                                                            10                                                         

·        Экспериментальные задачи                                                                11

2.2.Цифровые образовательные ресурсы                                                    15

3.Проектная деятельность учащихся                                                           17

Выводы                                                                                                               20

Заключение                                                                                                         21

Введение

Перед учителем в настоящее время встает проблема научить ребёнка таким технологиям познавательной деятельности, умению осваивать новые знания в любых формах и видах, чтобы он мог быстро, а главное качественно обрабатывать получаемую им информацию, применять её на практике при решении различных видов задач (и заданий), почувствовать личную ответственность и причастность к процессу учения, готовить себя к дальнейшей практической работе и продолжению образования.

Актуальность

 Федеральный государственный образовательный стандарт (ФГОС) для основной школы большое внимание уделяет как материально- техническим условиям реализации стандарта и программы, так и результатам освоения основной образовательной программы основного общего образования. Среди метапредметных результатов освоения основной образовательной программы основного общего образования предусматривается формирование и развитие компетентности учащихся в области использования информационно - коммуникационных технологий.

Одним из важнейших направлений, решающих эту задачу, является внедрение информационных средств в процесс обучения.

Первостепенным из данных информационных средств на мой взгляд является использование компьютерных моделей.

Ведущая педагогическая идея: Развитие навыков исследовательской деятельности  учащихся на уроках физики программными средствами компьютера.

Эта педагогическая идея позволяет решать следующие  задачи: развитие личности ученика, его познавательных и созидательных способностей. При этом учебный процесс при таком подходе характеризуется высокой интенсивностью, полученные знания отличаются глубиной и прочностью, что является одним из основных требований современного образования.

Тема проекта: «Компьютерные модели в школьном курсе физики»

Объект исследования: Процесс обучения физике в 7-11 классах МКОУ «Ортастальская СОШ им. Р.Халикова»

Предмет исследования: Обучающая среда школьного курса физики.

Цель проекта: модель обучающей среды по физике с применением ИКТ.

Достижение поставленной цели предполагается через решение следующих задач:

1. Развитие личности обучающегося, подготовка его к самостоятельной продуктивной деятельности в условиях современного информационного общества: развитие мышления, формирование умений принимать правильное решение или предлагать варианты в сложной ситуации, развитие умений осуществлять экспериментально-исследовательскую деятельность.

2. Реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества, воспитания грамотного, продуктивно мыслящего человека, адаптированного к новым условиям жизни в обществе.

3. Интенсификация образовательного процесса во всех уровнях системы непрерывного образования:

·        повышение эффективности и качества образовательного процесса за счет реализации возможностей информационно-коммуникационных технологий (ИКТ);

·        активизация познавательной деятельности с использованием ИКТ;

·        углубление метапредметных связей за счет использования ИКТ;

1. Обзор литературы

Компьютерная модель (англ, computer model), — компьютерная программа, реализующая представление объекта, системы или понятия в форме, отличной от реальной, но приближенной к алгоритмическому описанию, включающей и набор данных, характеризующих свойства системы и динамику их изменения со временем.[1]

Компьютерное моделирование - метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели.

Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. Количественные выводы в основном носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, характеризирующих систему. Компьютерное моделирование для рождения новой информации использует любую информацию, которую можно актуализировать с помощью ЭВМ.

Основные функции компьютера при моделировании:

− выполнять роль вспомогательного средства для решения задач, решаемых обычными вычислительными средствами, алгоритмами, технологиями;

− выполнять роль средства постановки и решения новых задач, не решаемых традиционными средствами, алгоритмами, технологиями;

− выполнять роль средства конструирования компьютерных обучающе - моделирующих сред;

− выполнять роль средства моделирования для получения новых знаний;

− выполнять роль "обучения" новых моделей (самообучающиеся модели).

Разновидностью компьютерного моделирования является вычислительный эксперимент.[2]

Принципы моделирования состоят в следующем:

1. Принцип информационной достаточности. При полном отсутствии информации об объекте построить модель невозможно. При наличии полной информации моделирование лишено смысла. Существует уровень информационной достаточности, при достижении которого может быть построена модель системы.

2. Принцип осуществимости. Создаваемая модель должна обеспечивать достижение поставленной цели исследования за конечное время.

3. Принцип множественности моделей. Любая конкретная модель отражает лишь некоторые стороны реальной системы. Для полного исследования необходимо построить ряд моделей исследуемого процесса, причем каждая последующая модель должна уточнять предыдущую.

4. Принцип системности. Исследуемая система представима в виде совокупности взаимодействующих друг с другом подсистем, которые моделируются стандартными математическими методами. При этом свойства системы не являются суммой свойств ее элементов.

5. Принцип параметризации. Некоторые подсистемы моделируемой системы могут быть охарактеризованы единственным параметром: вектором, матрицей, графиком, формулой.

 Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий. [3]

Из современных ученых весомый вклад в развитие компьютерного моделирования внес академик А.А.Самарский [4], основоположник методологии вычислительного эксперимента в физике. Именно им была предложена знаменитая триада "модель – алгоритм – программа" и разработана технология компьютерного моделирования, успешно используемая для изучения физических явлений. Одним из первых выдающихся результатов компьютерного эксперимента в физике является открытие в 1968 году температурного токового слоя в плазме, создаваемой в МГД–генераторах (эффект Т–слоя). Оно было выполнено на ЭВМ и позволило предсказать исход реального эксперимента, проведенного через несколько лет. В настоящее время вычислительный эксперимент используется для выполнения исследований в следующих направлениях:        1) расчет ядерных реакций; 2) решение задач небесной механики, астрономии и космонавтики; 3) изучение глобальных явлений на Земле, моделирование климата, исследование экологических проблем, глобального потепления, последствий ядерного конфликта и т.д.; 4) решение задач механики сплошных сред, в частности, гидродинамики.[5.6.7].

Список литературы

1. Ножнов В.А. Модель учебного курса. //Сборник трудов Международной научно-практической конференции ИТО-2009.

2. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2001. – 320 с

3.Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х     частях. Часть первая.-- М.: Мир, 1990.-- 400 с

4. Рубанов В.Г., Филатов А.Г. Моделирование систем учебное пособие. – – Белгород: Изд–во БГТУ, 2006. –– 349 с.

5. Булавин Л.А., Выгорницкий Н.В., Лебовка Н.И. Компьютерное моде- лирование физических систем. –– Долгопрудный: Издательский Дом “Интеллект”, 2011. – 352 c.

6. Боев В.Д., Сыпченко Р.П., Компьютерное моделирование. –– ИНТУ- ИТ.РУ, 2010. –– 349 с.

7. Федоренко Р.П. Введение в вычислительную физику: Учеб. пособие: Для вузов. –– М.: Изд–во Моск. физ.–техн. ин–та, 1994. –– 528 с.

2. Применение компьютера на уроках в качестве универсального технического средства обучения.

Современное программное обеспечение позволяет продемонстрировать на уроке большое количество наглядного материала: рисунки, схемы, таблицы, тексты (формулировки законов, формулы и т.д.), видеозаписи, анимации, физические модели. Учитель сам может скомплектовать из объектов электронного ресурса презентацию, которая будет демонстрироваться по ходу урока. В зависимости от типа урока информационное содержание слайдов будет меняться.

Например, на уроке изучения нового материала целесообразно продемонстрировать видеозапись опыта (в том случае, если демонстрация реального опыта занимает много времени, мелкие детали эксперимента не улавливаются учениками и в том случае, если опыт невозможен), затем продемонстрировать анимацию или компьютерную модель процесса (позволяет рассмотреть особенности явления, неоднократно повторять процесс, усложнять его). На этапе закрепления новых знаний можно провести игру (принцип игры: на экране возникает вопрос по изученной теме - следует ответ учащегося - возникает на слайде правильный ответ, сопровождающийся тематическим рисунком или фотографией). В конце урока динамично можно повторить основные этапы урока, демонстрируя отдельные информационные слайды.

Подобные уроки позволяют отказаться учителю от привычных инструментов в работе мела и доски, сделать урок ярче, поддержать интерес учащихся к предмету.

Промежуточные результаты сегодня - это:

1. Использование компьютера, проектора и экрана.

2. Подготовка презентации к урокам.

3. Тестирование учащихся.

2.1. Использование компьютерных моделей на уроках физики.

Компьютерная модель позволяет управлять поведением объектов на экране компьютера, изменяя величины числовых параметров, заложенных в основу соответствующей математической модели. Некоторые модели позволяют одновременно с ходом эксперимента наблюдать в динамическом режиме построение графических зависимостей от времени ряда физических величин, описывающих эксперимент. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков.

Можно выделить следующие виды заданий для учащихся к компьютерным моделям:

А).Компьютерные эксперименты:

а). «Исследование движения тела, брошенного под углом к горизонту»

9 класс

Цель работы: исследовать зависимость дальности полета тела от начальной скорости тела и угла бросания.

Оборудование: компьютерная модель «Максимальная дальность».

Ход работы.

1.     Откройте в разделе «Механика» программы Физикона окно модели «Максимальная дальность» (Пуск – Программы – Программы Физикона – Готово – Лаборатории – Механика – Максимальная дальность).

2.     Ознакомьтесь  с работой данной модели при заданных параметрах

(V₀=5 м/с, α =54 ⁰), пронаблюдайте за траекторией движения тела. Какую форму имеет траектория?

3.     Рассчитайте, какое значение угла бросания обеспечивает максимальную дальность полета при заданной начальной скорости (V₀=5 м/с).

4.     Установите этот угол, нажмите «старт» и измерьте  дальность полета.

5.     Нажмите «сброс».

6.     Изменяя значение угла бросания, повторите шаги 4 - 5 и проверьте, верен ли ваш расчет.

7.     Установите значение начальной скорости (V₀=10 м/с) и повторите шаги 3-6.

8.     Установите значение начальной скорости (V₀=3 м/с) и повторите шаги 3-6.

9.     Сделайте выводы из проведенных исследований.

б). «Равноускоренное движение»

Откройте в разделе "Механика" тему "Равноускоренное движение".

n  Установите параметр а = 0,02 м/с2.

n  Нажмите кнопку "Начальн. Скорость" и установите величину скорости человечка.

n  Нажмите кнопку "Старт" и посмотрите, что происходит на экране. Какие графики строит компьютер?

n  Выясните, что означает знак " – "

 перед значением скорости.

n  Что происходит при изменении

 знака скорости?

n  Какие графики Вы наблюдали

 на экране компьютера?

в)  «Изучение явления электромагнитной индукции»

Цель работы: качественно проверить зависимость ЭДС индукции от  скорости движения проводника, от модуля магнитной индукции, площади и угла наклона рамки.

Оборудование:  миллиамперметр; катушка – моток; магниты; провод соединительный; компьютерная модель «Явление электромагнитной индукции».

Ход работы.

1.     Подключить катушку – моток к зажимам миллиамперметра;

2.     Надевайте и снимайте катушку  на один из полюсов магнита, изменяя скорость движения и полюса магнита, при этом отмечайте для каждого случая максимальную силу индукционного тока. Сделайте вывод о зависимости ЭДС от скорости движения проводника.

3.     Запустите программу «Физика 7-11 кл. БНП». Опишите установку, используемую в компьютерной модели (состав используемых устройств в  компьютерном эксперименте)

4.     Исследуя  работу компьютерной модели «Явление электромагнитной индукции» установите способы изменения магнитного потока.

5.     Изменяя модуль магнитной индукции от 0 до 5 Тл, определите, как изменяется ЭДС индукции.

6.     Изменяя площадь рамки от  3 до 5 ед. и наклон рамки (от 0 до 45 ⁰ и от 0 до -45⁰) установите зависимость ЭДС от данных параметров. Сделайте вывод.

7.     Смените направление тока в обмотках и выполните пункты 5 и 6.

8.      Сделайте вывод.

г). «Генератор переменного тока».

Цель работы: исследовать зависимость магнитного потока Ф и ЭДС индукции, вращающейся рамки в магнитном поле (простейшего генератора)от индукции магнитного поля, частоты вращения и её площади.

Ход работы.

1.     Запустите программу «Физикон» виртуальную лабораторию раздела электродинамики, компьютерную модель «Генератор переменного тока».

2.     Нажмите кнопку «Старт» и пронаблюдайте работу модели при заданных параметрах (В=0,1 Тл, f = 10 Гц).

3.      Нажимая кнопку «Стоп» в моменты когда магнитный поток равен нулю, Ф = 10 ^-3 Вб, Ф = -10^-3 Вб проследите изменение положения рамки к направлению вектора магнитной индукции В,

4.     Обратите внимание, что изменение ЭДС индукции отстает от изменения магнитного потока по фазе на угол π / 2. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.

5.     Измените  значение магнитной индукции В = 0,2 Тл и установите как при этом изменились амплитуда магнитного потока и ЭДС. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.

6.     Установите значение магнитной индукции В = - 0,2 Тл., выясните как при этом изменились графики зависимости магнитного потока Ф и ЭДС от времени. Перечертите график зависимости магнитного потока Ф от времени и ЭДС от времени.

7.     Изменяя значение  частоты обращения рамки от f =20 Гц до f =2 Гц, установите, как изменялись амплитуды магнитного потока и ЭДС и  начертите данные графики. 

8.     Изменяя площадь рамки от S = 0,5 *10 ^-2 м ² до  S = 1,2*10^{-2 м 2}  , установите, как изменялись амплитуды магнитного потока и ЭДС и  начертите данные графики

9.     Сделайте вывод.

Б) Экспериментальные задачи (то есть задачи, для решения которых необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент);


1.Задачи с недостающими данными (при решении таких задач учащийся должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи и самостоятельно выбрать его величину),

2.Творческие задания (в рамках данного задания учащемуся предлагается составить одну или несколько задач, самостоятельно решить их (в классе или дома), а затем, используя компьютерную модель, проверить правильность полученных результатов);

·        исследовательские задания (задание, в ходе выполнения которого ученикам необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности.);

·        проблемные задания (с помощью ряда моделей можно продемонстрировать, так называемые, проблемные ситуации, то есть ситуации, которые приводят учащихся к кажущемуся или реальному противоречию, а затем предложить им разобраться в причинах таких ситуаций с использованием компьютерной модели).

3. Экспериментальные задачи. Учащемуся предлагается решить 1-4 задачи без использования компьютера, а затем, используя компьютерную модель, проверить правильность своего решения.

4. Исследовательское задание. Учащемуся предлагается самому спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые подтверждают или опровергают некоторую закономерность. Наиболее способным учащимся предлагается самостоятельно сформулировать ряд закономерностей и подтвердить их экспериментом.

Учитель на таком уроке выполняет лишь роль помощника и консультанта.

В качестве примера приведу фрагмент индивидуального задания, которое предлагалось учащимся девятого класса   при прохождении темы механическое движение. Урок проводился с использованием модели «Равноускоренное движение», представленной на лазерном диске «Физика в картинках». Данная модель отображает на экране компьютера движение человечка вдоль координатной прямой, причём позволяет изменять его скорость и ускорение, а также строит графики координаты, пройденного пути и скорости с учётом выбранных параметров движения.

Проведённый письменный опрос показал, что учащиеся научились строить графики координаты, пути и скорости движущихся тел, а также определять кинематические параметры движения тел по указанным графикам.    Указанная форма проведения урока, с использованием индивидуальных заданий, оправдывает себя и при работе с другими компьютерными моделями.

Учащиеся быстро включаются в работу, охотно выполняют предложенные задания, а затем переходят и к творческой деятельности. Проведённые контрольные опросы подтвердили высокую эффективность подобных уроков.

2.2. Цифровые образовательные ресурсы

Готовые программные продукты позволяют существенно сократить время на подготовку к уроку. Они содержат хорошего качества наглядно-иллюстративный материал к учебникам, справочную информацию.

Можно использовать программные продукты, которые содержат интерактивные практические работы, действующие модели, таблицы, рисунки, графики. Они позволяют наглядно объяснить явления, процессы, а также продемонстрировать опыты.

На уроках активно используются электронно-образовательные ресурсы «Отрытая физика2.6», «Физика, 7-11 классы» Физикон, «Физика, 7-11 кл. «Библиотека наглядных пособий», «Уроки физики Кирилла и Мефодия», «1С:Репетитор. Физика+Варианты ЕГЭ», «Живая физика» и другие. Ресурсы программ используются на этапе подготовки и проведения уроков физики, а также для самостоятельной работы учащихся во внеурочное время. Мультимедийные комплексы содержат электронные учебники, видеофрагменты, интерактивные модели, лабораторные работы, упражнения, задачи и тесты, позволяют включать их содержание в любой этап урока: в объяснение нового материала, в этапы актуализации знаний, в постановку исследования, в этап самостоятельной работы с последующей проверкой.

Данные программы также предназначены для уроков практикумов, которые применяются для решения задач с последующей проверкой на компьютерной модели, что стимулирует самостоятельную деятельность учащихся.

Интерактивные лабораторные работы позволяют в полном объеме выполнить практическую часть учебной программы, особенно в тех случаях, когда опыт нельзя провести по объективным причинам в лабораторных условиях.

3. Проектная деятельность учащихся.

Учебный проект - это совместная деятельность учащихся, имеющая общую цель, направленную на достижение конечного результата. Эта деятельность позволяет проявить себя, попробовать свои силы, применить свои знания, показать свой результат. Продуктом проектной деятельности является доклад, плакат, модель, рисунок, информация, презентация.

Проектная деятельность воспитывает и развивает: самостоятельность в проявлениях (в паре, группе, индивидуально); умение выслушать других; умение высказать свое мнение; коммуникативность и заинтересованность в достижении цели; умение научиться понимать и выражать себя.

Промежуточные результаты сегодня: участие в олимпиадах, исследовательских проектах.

Среди видов деятельности и форм занятий основная образовательная программа основного общего образования предписывает проводить школьный экологический мониторинг, включающий:

- систематические и целенаправленные наблюдения за состоянием окружающей среды своей местности, школ, своего жилища;

- мониторинг состояния водной и воздушной среды в своем жилище, школе, населенном пункте;

- выявление источников загрязнения почвы, воды и воздуха, состава и интенсивности загрязнений, определение причин загрязнения;

- разработку проектов, снижающих риски загрязнений почвы, воды и воздуха, например, проектов по восстановлению экосистемы ближайшего водоема (пруда, речки, озера и пр.)

В рамках  экологического мониторинга  мы разработали проекты ролевой экологической игры об охране окружающей среды, «Радиоизотопы. Их применение и влияние на человека и окружающую среду».

Проведение школьного экологического мониторинга становится невозможным без использования цифрового учебного оборудования.

Следующий этап становления обучающей среды по физике

1)Внедрение в учебный процесс программно- аппаратного комплекса AFS.

Демонстрационные экспериментальные комплекты AFS™ (ДЭК) - представляют собой наборы оборудования для проведения демонстрационных экспериментальных работ. С помощью ДЭК, используя единое устройство сбора и обработки данных и интерфейс USB, можно подключать более 30 различных датчиков. Комплекты разработаны на основе оптимального сочетания классических и современных средств измерений и способов экспериментального исследования процессов и явлений.

     

     

Для расширения числа экспериментов с демонстрационным набором «Механические явления» необходимы цифровые датчики, входящие в лабораторный и демонстрационный экспериментальные комплекты AFS^TM.

Компоненты набора и их различное сочетание позволяют значительно расширить тематику классических демонстрационных экспериментов.

Состав комплекта

НаименованиеКоличество

Динамическая рельсовая скамья1Беспроводная динамическая сенсорная система1Калибровочная линейка1Блок1Кронштейн для крепления блока1Линейка для легкоподвижной тележки1

2).Повышение ИКТ-компетентности учителей.

Организация образовательного процесса с помощью цифрового учебного оборудования, программного обеспечения и обладания учителем ИКТ-компетентностью на уровне, достаточным для их использования, является не роскошью, а требованием времени.[1,3]

3) Лучшее снабжение школы учебными пособиями, средствами обучения и воспитания

Приборы, оборудование, компьютеры, информационно-телекоммуникационные сети, аппаратно –программные и аудиовизуальные средства, печатные и электронные образовательные и информационные ресурсы и иные материальные объекты, необходимые для организации образовательной деятельности относятся к средствам обучения и воспитания. Обеспечение средствами и воспитания организаций, осуществляющих образовательную деятельность по основным образовательным программам, в пределах федеральных государственных образовательных стандартов, образовательных стандартов осуществляется за счет бюджетных ассигнований федерального бюджета, бюджетов субъектов Российской Федерации и местных бюджетов [2].

Выводы

·        Модель учебного процесса, в которой используются возможности новых информационных технологий, позволяет эффективно организовать индивидуальную и коллективную работу преподавателя и учащегося, а также интегрировать различные формы и стратегии освоения знаний по предмету, направленные на развитие самостоятельной познавательной учебной деятельности. Она представляет собой своеобразный, уникальный для данной среды сплав отдельных, педагогических и др. компонентов, обеспечивающих в целом обучающий эффект, повышающий мотивацию учащихся к изучению дисциплины и их творческую активность.

·        Применение компьютерных технологий  дает возможность учителю более глубоко осветить тот или иной теоретический вопрос. При этом применение мультимедийных курсов помогает учащимся вникнуть более детально в те физические процессы и явления, изучить важные теоретические вопросы, которые не могли бы быть изучены без использования интерактивных моделей.

Заключение

Среди множества способов повышения эффективности урока, использование информационных технологий на сегодня занимает одно из ведущих мест. Безусловно, будущее - за информационными технологиями. С их помощью уже сегодня можно решать множество дидактических, организационных и методических проблем.

В результате использования ИКТ у обучающихся повысился интерес к физике, как к экспериментальной науке.(Приложение 1)

Литература

1.Пункт 26статья2 «Основные понятия, используемые в настоящем Федеральном законе» Федерального закона от 29 декабря 2012г. №273-Ф3 «Об образовании в Российской Федерации».

2.Пункт 2 статья 35 «Пользование учебниками, учебными пособиями, средствами обучения и воспитания» Федерального закона от 29 декабря 2012г. №273-Ф3 «Об образовании в «Российской Федерации».

3.Приказ министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации №761н от 26 августа 2010 г.

4. http://ros-group.ru/products/complect/3809/3818

5. http://ros-group.ru/products/complect/4032/4033

Приложение 1

Анализ навыков исследовательской    познавательной деятельности, 11 классы
№ п/п	элементы исследовательской познавательной деятельности	время
		начало года	конец года
1	систематизировать и обобщать полученные знания	25	30
2	абстрактно представлять изучаемое явление	20	25
3	составлять структурно - логические схемы при выводе основных закономерностей	10	15
4	составление алгоритма решаемой задачи	30	40
5	составление плана предлагаемой практической работы (или сложного плана текста)	15	20
6	классификация и анализ полученных данных при проведении лабораторных (практических) работ	35	40
7	поиск информации по предложенному заданию из различных источников	40	45
8	описание наблюдаемого физического явления	45	50

2011-2012	2012-2013	2013-2014
62	65	69

 

• 1 слайд

  Проект «компьютерные модели в школьном курсе физики»
  Магомедова Найида Нурмагомедовна-
  Учитель физики и информатики МКОУ «Ортастальская СОШ им.Р.Халикова»
  

• 2 слайд

  Тема проекта: «Компьютерные модели в школьном курсе физики»
  
  Объект исследования: Процесс обучения физике в 7-11 классах МКОУ «Ортастальская СОШ им. Р.Халикова»
  Предмет исследования: Обучающая среда школьного курса физики.
  Цель проекта: модель обучающей среды по физике с применением ИКТ.
  

• 3 слайд

  Компьютерная модель (англ, computer model), — компьютерная программа, реализующая представление объекта, системы или понятия в форме, отличной от реальной, но приближенной к алгоритмическому описанию, включающей и набор данных, характеризующих свойства системы и динамику их изменения со временем.
  

• 4 слайд

  Принципы моделирования
  . Принцип информационной достаточности
  Принцип осуществимости
  Принцип множественности моделей
  Принцип системности. 
   Принцип параметризации
  

• 5 слайд

  Компьютерные модели в школьном курсе
  

• 6 слайд

  КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ – программа, которая позволяет имитировать физические явления, эксперименты или идеализировать ситуации, встречающиеся в задачах
  
  

• 7 слайд

  Воспроизведение тонких деталей;
  Не реальное явление, а его модель;
  Включение поэтапных факторов, усложняющих модель;
  Варьирование временного масштаба событий;
  Моделирование ситуаций, не реализуемых в реальном эксперименте
  

• 8 слайд

  Цифровые образовательные ресурсы
  

• 9 слайд

  Нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся
  Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой.
  
  Урок - исследование.
  
  Урок - компьютерная лабораторная работа.
  

• 10 слайд

  Методика использования компьютерных моделей на уроках
  

• 11 слайд

• 12 слайд

  «Равноускоренное движение»
  Откройте в разделе "Механика" тему "Равноускоренное движение".
  Установите параметр а = 0,02 м/с2.
  Нажмите кнопку "Начальн. Скорость" и установите величину скорости человечка.
  Нажмите кнопку "Старт" и посмотрите, что происходит на экране. Какие графики строит компьютер?
  Выясните, что означает знак " – "
  перед значением скорости.
  Что происходит при изменении
  знака скорости?
  Какие графики Вы наблюдали
  на экране компьютера?
  

• 13 слайд

  Изучение явления электромагнитной индукции
  Подключить катушку – моток к зажимам миллиамперметра;
  Надевайте и снимайте катушку на один из полюсов магнита, изменяя скорость движения и полюса магнита, при этом отмечайте для каждого случая максимальную силу индукционного тока. Сделайте вывод о зависимости ЭДС от скорости движения проводника.
  Запустите программу «Физика 7-11 кл. БНП». Опишите установку, используемую в компьютерной модели (состав используемых устройств в компьютерном эксперименте)
  Исследуя работу компьютерной модели «Явление электромагнитной индукции» установите способы изменения магнитного потока.
  Изменяя модуль магнитной индукции от 0 до 5 Тл, определите, как изменяется ЭДС индукции.
  Изменяя площадь рамки от 3 до 5 ед. и наклон рамки (от 0 до 45 0 и от 0 до -450) установите зависимость ЭДС от данных параметров. Сделайте вывод.
  Смените направление тока в обмотках и выполните пункты 5 и 6.
  Сделайте вывод.
  

• 14 слайд

  Генератор переменного тока
  

• 15 слайд

  Экспериментальные задачи
  Задачи с недостающими данными
  Творческие задания
  исследовательские задания
  проблемные задания
  
  

• 16 слайд

  Лабораторные работы
  

• 17 слайд

  Ознакомительные
  Компьютерные эксперименты
  Экспериментальные задачи
  Расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой
  Неоднозначные задачи
  Задачи с недостающими данными
  Творческие задания
  Исследовательские задания
  Проблемные задания
  Качественные задачи
  
  Виды заданий
  

• 18 слайд

  Задания к модели «Движение с постоянным ускорением»
  

• 19 слайд

  Задание N3.
  
  Постройте графики скорости, координаты и пути человечка, если он начинает движение из начала координат, а скорость его движения составляет –0.5 м/с. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваши ответы.
  

• 20 слайд

  Задание N4.
  
  Придумайте задачу, решите её, поставьте компьютерный эксперимент и проверьте полученные результаты.
  
  
  
  

• 21 слайд

  Модель «Свободное падение»
  

• 22 слайд

  Данную модель можно применять при изучении следующих видов движения:
  
  свободное падение тела без начальной скорости,
  движение тела, брошенного вертикально вверх,
  движение тела, брошенного горизонтально,
  движение тела, брошенного под произвольным углом к горизонту (как с поверхности земли, так и с некоторой высоты).
  

• 23 слайд

  Решим задачу:
  209 (192). Стрела, выпущенная из лука вертикально вверх, упала на землю через 6 с. Какова начальная скорость стрелы и максимальная высота подъёма?
  

• 24 слайд

  Решим задачу:
  211 (194). Во сколько раз надо увеличить начальную скорость брошенного вверх тела, чтобы высота подъёма увеличилась в 4 раза?
  

• 25 слайд

  Решим задачу:
  221 (203). Мальчик бросил горизонтально мяч из окна, находящегося на высоте 20 м. Сколько времени летел мяч до земли и с какой скоростью он был брошен, если он упал на расстоянии 6 м от основания дома?
  
  

• 26 слайд

  Решим задачу:
  222 (204). Как изменится время и дальность полёта тела, брошенного горизонтально с некоторой высоты, если скорость бросания увеличить вдвое?
  
  

• 27 слайд

  Решим задачу:
  223 (205). Как и во сколько раз надо изменить скорость тела, брошенного горизонтально, чтобы при высоте, вдвое меньшей, получить прежнюю дальность полёта?
  
  

• 28 слайд

  Решим задачу:
  229. Вратарь, выбивая мяч от ворот (с земли), сообщает ему скорость 20 м/с, направленную под углом 50° к горизонту. Найти время полёта мяча, максимальную высоту поднятия и горизонтальную дальность полёта.
  
  

• 29 слайд

  Решим задачу:
  234 (214) С балкона, расположенного на высоте 20 м, бросили мяч под углом 30° вверх от горизонта со скоростью 10 м/с. Найти: а) координату мяча через 2 с; б) через какой промежуток времени мяч упадёт на землю; в) горизонтальную дальность полёта.
  
  
  

• 30 слайд

  Примеры заданий проблемного и исследовательского характера
  

• 31 слайд

  При изучении движения тела, брошенного горизонтально, можно предложить учащимся следующий вопрос:
  
  два тела падают с одной и той же высоты, причём первое тело падает без начальной скорости, а второе - с начальной скоростью, направленной горизонтально; какое тело упадёт на землю раньше?
  Наверняка в классе найдутся ребята, которые считают, что первое тело упадёт раньше. Вот здесь то и пригодится компьютерный эксперимент.
  

• 32 слайд

  Компьютерная модель "Упругие и неупругие соударения"
  
  

• 33 слайд

  Проведите необходимые компьютерные эксперименты и определите: при каком соотношении масс тележек относительные потери механической энергии при неупругом соударении максимальны. Как должны быть направлены скорости тележек.
  Задание 1
  

• 34 слайд

  Задание 2
  Проведите необходимые компьютерные эксперименты и определите: при каком соотношении масс тележек относительные потери механической энергии при неупругом соударении минимальны. Рассмотрите следующие случаи:
  а) одна из тележек до соударения покоится;
  б) тележки движутся навстречу друг другу;
  в) одна тележка догоняет другую.
  Возможно ли, чтобы в результате упругого соударения одна из тележек остановилась. Если да, то при каком условии?
  
  

• 35 слайд

  Задание 3
  Возможно ли, чтобы в результате упругого соударения одна из тележек остановилась. Если да, то при каком условии?
  
  
  

• 36 слайд

  Выполнение компьютерных лабораторных
  работ требует определенных навыков,
  характерных и для реального эксперимента -
  выбор условий эксперимента,
  установка параметров опыта и т.д.
  

• 37 слайд

  Лабораторная работа
  «Математический маятник»
  

• 38 слайд

  Задания к лабораторной работе
  
  1.Математический маятник за 13 с совершил 6,5 полных колебаний. Найти период колебаний. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваш ответ.
  
  2.Тело, прикрепленное к нити, совершает гармонические колебания с частотой 0,5 Гц. Определите минимальное время, за которое тело проходит расстояние между положениями, соответствующими максимальным смещениям из положения равновесия.
  Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваш ответ.
  

• 39 слайд

  Компьютерная модель «Вынужденные колебания»
  

• 40 слайд

  Компьютерная модель «Вынужденные колебания» демонстрирует вынужденные колебания груза на пружине. Изменяющаяся по гармоническому закону внешняя сила приложена к свободному концу пружины.
  
  В модели можно изменять массу груза m, жесткость пружины k и коэффициент вязкого трения b. Можно одновременно вывести графики зависимости от времени координаты и скорости груза и другие параметры колебаний, рядом расположена резонансная кривая.
  

• 41 слайд

  Компьютерная модель "Изобарный процесс"
  

• 42 слайд

  Компьютерная модель «Равномерное движение по окружности»
  

• 43 слайд

• 44 слайд

• 45 слайд

• 46 слайд

• 47 слайд

• 48 слайд

• 49 слайд

• 50 слайд

  Демонстрационные экспериментальные комплекты AFS™ (ДЭК)
  Демонстрационные экспериментальные комплекты AFS™ (ДЭК) - представляют собой наборы оборудования для проведения демонстрационных экспериментальных работ. С помощью ДЭК, используя единое устройство сбора и обработки данных и интерфейс USB, можно подключать более 30 различных датчиков. Комплекты разработаны на основе оптимального сочетания классических и современных средств измерений и способов экспериментального исследования процессов и явлений.
  

• 51 слайд

  http://ros-group.ru/products/complect/3809/3818
  

• 52 слайд

  В развитии школьного физического образования
  на современном этапе играют серьезную роль такие
  тенденции, как индивидуализация обучения, применение компьютера в обучении.
  
  Обучающие компьютерные программы и имитационные
  программы, моделирующие физические эксперименты:
  расширяют, углубляют и закрепляют знания о физических явлениях и способах научного познания
  развивают у школьников исследовательское мышление
  повышают учебную мотивацию школьников и развивают интерес к физике
  влияют на профессиональные намерения учащихся
  

Краткое описание документа:

Исследовательская работа на тему: "Компьютерные модели в школьном курсе физики" .

Содержание.

Введение 3

1.Обзор литературы 5

2.Применение компьютера на уроках в качестве универсального технического средства обучения. 7

2.1.Использование компьютерных моделей на уроках физики.

• Компьютерные эксперименты 10
• Экспериментальные задачи 11

2.2.Цифровые образовательные ресурсы 15

3.Проектная деятельность учащихся 17

Выводы 20

Заключение 21