Использование компьютерных моделей в обучении физике

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ

Никитина Ю.Н., Киселев И.А., Ягафарова З.А.

г. Стерлитамак, Россия

Информатизация общества - это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит в том, что доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств вычислительной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена. Быстрое развитие вычислительной техники и расширение её функциональных возможностей позволяет широко использовать компьютеры на всех этапах учебного процесса: во время лекций, практических и лабораторных занятий, при самоподготовке, а также для контроля и самоконтроля степени усвоения учебного материала. Использование компьютерных технологий значительно расширило возможности лекционного эксперимента, позволяя моделировать различные процессы и явления, натурная демонстрация которых в лабораторных условиях технически очень сложна либо просто невозможна [1].

Физика является наукой, в которой математическое моделирование является важным методом исследования. Сегодня кроме теоретической и экспериментальной физики можно выделить третий раздел - вычислительную физику. Одним из наиболее перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических процессов и явлений. Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок, позволяя преподавателю продемонстрировать на экране компьютера многие физические эффекты, а также позволяют организовать новые нетрадиционные виды учебной деятельности. При грамотном использовании компьютерных моделей физических явлений можно достигнуть многого из того, что требуется для неформального усвоения курса физики и для формирования физической картины мира.

Моделирующие программы - это программы представляющие пользователю компьютерную модель физического явления или объекта. Они могут быть использованы, когда демонстрация самого явления или объекта невозможна в связи с его дороговизной, малой наглядностью или опасностью для жизни. Вычислительные программы разработаны для обработки и интерпретации результатов экспериментов. Подобные программы могут производить за учащихся сложные расчеты, строить графики и диаграммы, они особенно эффективны в сочетании с измерительными модулями, такими как L -микро. Проверочные программы обеспечивают проверку знаний путем тестирования или путем пошагового решения задач. Они отличаются объективностью и беспристрастностью. Справочные программы - это базы и банки данных, предоставляющие учащимся доступ к справочной учебной информации [2]. компьютерный физический эксперимент демонстрация

В настоящее время количество компьютерных программ, предназначенных для изучения физики, исчисляется десятками, только лазерных дисков выпущено более десяти. Эти программы уже можно классифицировать в зависимости от вида их использования на уроках:

1. обучающие программы;

2. демонстрационные программы;

3. компьютерные модели;

4. компьютерные лаборатории;

5. лабораторные работы;

6. пакеты задач;

7. контролирующие программы;

8. компьютерные дидактические материалы.

Стоит отметить, что приведённая классификация является достаточно условной, так как многие программы включают в себя элементы двух или более видов программных средств, тем не менее, она полезна тем, что помогает преподавателю понять, какой вид деятельности учащихся можно организовать, используя ту или иную программу.

Под компьютерными моделями чаще понимают компьютерные программы, имитирующие физические опыты, явления или идеализированные модельные ситуации, встречающиеся в физических задачах. Компьютерные модели позволяют получать в динамике наглядные запоминающиеся иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизвести их тонкие детали, которые могут ускользать при наблюдении реальных экспериментов. Компьютерное моделирование позволяет изменять временной масштаб, варьировать в широких пределах параметры и условия экспериментов, а также моделировать ситуации, недоступные в реальных экспериментах. Некоторые модели позволяют выводить на экран графики временной зависимости величин, описывающих эксперименты, причём графики выводятся на экран одновременно с отображением самих экспериментов, что придаёт им особую наглядность и облегчает понимание общих закономерностей изучаемых процессов. В этом случае графический способ отображения результатов моделирования облегчает усвоение больших объёмов получаемой информации.

При использовании моделей компьютер предоставляет уникальную, не реализуемую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощённой теоретической модели с поэтапным включением в рассмотрение дополнительных усложняющих факторов, постепенно приближающих эту модель к реальному явлению. Кроме того, не секрет, что возможности организации массового выполнения разнообразных лабораторных работ, причём на современном уровне, в средней школе весьма ограничены по причине слабой оснащённости кабинетов физики. В этом случае работа учащихся с компьютерными моделями также чрезвычайно полезна, так как компьютерное моделирование позволяет создать на экране компьютера живую, запоминающуюся динамическую картину физических опытов или явлений [3].

В то же время использование компьютерного моделирования не должно рассматриваться в качестве попытки подменить реальные физические эксперименты их симуляциями, так как число изучаемых в школе физических явлений, не охваченных реальными демонстрациями, даже при блестящем оснащении кабинета физики, очень велико. Несколько условный характер отображения результатов компьютерного моделирования можно компенсировать демонстрацией видеозаписей натурных экспериментов, которые дают адекватное представление о реальном протекании физических явлений.

Использование новых информационных технологий в учебно-воспитательном процессе позволяет реализовать педагогические идеи, представить их вниманию коллег и получить оперативный отклик, а учащимся дает возможность самостоятельно выбирать образовательную траекторию - последовательность и темп изучения тем, систему тренировочных заданий и задач, а также способы контроля знаний. Отсюда реализуется важнейшее требование современного образования - выработка у субъектов образовательного процесса индивидуального стиля деятельности, культуры самоопределения, происходит их личностное развитие [4].

Список использованной литературы

1. Старовиков М.И. Становление исследовательской деятельности школьников в курсе физики в условиях информатизации обучения: монография. Барнаул: Барнаульский гос. пед. ун-т, 2006. 318 с.

2. Баяндин Д.В. Моделирующие системы как средство развития информационно-образовательной среды. Пермь: Изд-во Перм. гос. тех. ун-та, 2007. 330 с.

3. Карнильцев И.Н. "Значение моделирования при постановке демонстрационного эксперимента по физике" Преподавание физики в высшей школе Научно-методический журнал № 23.- М. 2002

4. Ерохин Р.Я. "Выбор модели в процессе решения физических задач" Преподавание физики в высшей школе Научно-методический журнал № 23.- М. 2002

Размещено на Allbest.ru