Использование компьютерных моделей на уроках физики в основной школе
Использование компьютерных моделей на уроках физики в основной школе В современных условиях одной из составных частей функциональной грамотности является компьютерная грамотность, как неотъемлемая часть общего уровня образования. Выпускник современной школы должен обладать определенными качествами личности, в частности: - адаптироваться в меняющихся жизненных ситуациях, самостоятельно приобретая необходимые знания, умело применять их на практике для решения разнообразных проблем; - самостоятельно мыслить, четко осознавать, где и каким образом приобретаемые ими знания могут быть применены в окружающей действительности; - грамотно работать с информацией; - быть коммуникабельным, контактным в разных группах, уметь работать сообща; - самостоятельно трудиться над развитием собственного интеллекта, культурного уровня. Современный этап обучения в школе – это реализация в образовательной практике личностно-ориентированных педагогических систем, когда учитель становится не только источником знаний, но и организатором собственной познавательной деятельности учащихся. Это требует поиска особых организационных форм, учитывающих тот неоспоримый факт, что подлинное знание – это индивидуальное знание, связанное с формированием конкретных навыков деятельности в определенных ситуациях. Применение информационных технологий позволяет практически безгранично разнообразить и комбинировать средства педагогического воздействия на учащихся. Но, в свою очередь, требует изменения привычного учебного процесса, создания определенных учебных ситуаций, в которых учащийся самостоятельно приобретает опыт определенного вида деятельности. Формы использования информационных технологий на уроках физики определяются различными факторами, например, темой и задачами конкретного урока, особенностями и возможностями имеющихся учебных компьютерных программ. Но не следует использовать часто компьютерные уроки, так как учащиеся потеряют интерес к таким урокам, добиться поставленных целей будет сложнее. Когда же следует использовать компьютерные программы на уроках физики? Прежде всего, в тех случаях, в которых возникает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из таких случаев является использование компьютерных моделей в учебном процессе. Среди современных обучающих мультимедийных программ по физике наиболее доступными компьютерными учебными курсами являются продукты, разработанные компанией «Физикон»: «Открытая физика 1.1» и «Открытая физика 2.5» части I и II. Компьютерные модели позволяют получать в динамике наглядные запоминающиеся иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые обычно ускользают при наблюдении реальных экспериментов. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет изменять в широких пределах начальные параметры и условия опытов, варьировать их временной масштаб, а также моделировать ситуации, недоступные в реальных экспериментах. 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. Многие явления в условиях школьного физического кабинета не могут быть продемонстрированы. К примеру, это явления микромира, либо быстро протекающие процессы, либо опыты с приборами, отсутствующими в кабинете. В результате учащиеся испытывают трудности в их изучении, так как не в состоянии мысленно их представить. Компьютер может не только создать модель таких явлений, но также позволяет изменять условия протекания процесса, «прокрутить» с оптимальной для усвоения скоростью. Чрезвычайно удобно использовать компьютерные модели в демонстрационном варианте при объяснении нового материала или при решении задач. Гораздо проще и нагляднее показать, как тело движется при наличии положительной начальной скорости и отрицательного ускорения, используя модель «Движение с постоянным ускорением» компьютерного курса «Открытая физика», чем объяснять это при помощи доски и мела. Ведь на экране компьютера кроме движущегося спортсмена, который в соответствии с заданными начальными условиями тормозит, разворачивается и набирает скорость в противоположном направлении, ещё и соответственно изменяется длина и направление вектора его скорости, а также в динамическом режиме строятся графики координаты, модуля перемещения и проекции скорости. А какими ещё средствами можно обеспечить указанную демонстрацию? Компьютерные модели указанных курсов позволяют в широких пределах изменять начальные условия физических экспериментов, что позволяет пользователю выполнять многочисленные виртуальные опыты. Некоторые модели курсов «Физикона» позволяют одновременно с ходом экспериментов наблюдать построение соответствующих графических зависимостей, что придаёт им особую наглядность. Графический способ отображения результатов моделирования облегчает учащимся усвоение больших объёмов получаемой информации. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков. Работа с «Открытой физикой» помогает представить изучаемый материал более образно, продемонстрировать его новые и неожиданные стороны неизвестным ранее способом, что повышает интерес к предмету и способствует углублению понимания учебного материала. Также следует отметить то, что школьник имеет возможность работать в удобном ему темпе, возвращаясь при необходимости к любому этапу эксперимента. Наиболее часто я использую компьютерные модели на уроках следующего типа: - урок изучения нового материала с элементами компьютерного моделирования; - урок – лабораторная работа. Фрагмент конспекта урока изучения нового материала по теме «Агрегатное состояние вещества. Плавление и отвердевание кристаллических тел» в 8 классе. …Знакомство с особенностями процесса плавления, графическим представлением процесса происходит с помощью просмотра видеофрагмента и дополнительного иллюстрированного материала пошаговой анимации, которые выступают как самостоятельные источники знаний, из которых учащиеся должны выделить главные свойства процессов. После демонстрации фильма и разбора графика по плавлению льда учащиеся должны усвоить следующие положения: а) Температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое называется температурой плавления. б) Во время процесса плавления температура остается постоянной, хотя телу передается количество теплоты, т.е. внутренняя энергия увеличивается. в) Вещество отвердевает при той же температуре, при которой плавится. tпл =tкр … Фрагмент конспекта урока – лабораторная работа по теме «Измерение фокусного расстояния собирающей линзы. Получение изображений» в 8 классе. …Чтобы выяснить какое получиться изображение даваемое линзой, проведем компьютерный эксперимент. Будем располагать наш предмет на различных расстояниях от линзы, и наблюдать за получившимся изображением. Сделайте соответствующие выводы и запишите в таблицу. Разумеется, компьютерная лаборатория не может заменить настоящую физическую лабораторию. Тем не менее, выполнение компьютерных лабораторных работ требует определенных навыков, характерных и для реального эксперимента - выбор начальных условий, установка параметров опыта и т. д. Задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. Ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы. Это необходимо им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Учитель в этих случаях является лишь помощником в творческом процессе овладения знаниями. Что же нужно сделать, чтобы урок в компьютерном классе был не только интересен по форме, но и дал максимальный учебный эффект? Учителю необходимо заранее подготовить план работы с выбранной для изучения компьютерной моделью, сформулировать вопросы и задачи, согласованные с функциональными возможностями модели, также желательно предупредить учащихся, что им в конце урока будет необходимо ответить на вопросы или написать небольшой отчёт о проделанной работе. Перед каждым уроком, проводимым с использованием компьютера, учителю необходимо продумать, какие модели физических явлений, наблюдаемых на экране компьютера, наилучшим образом позволят добиться главной цели: понимания основных физических законов и умения применять их для анализа различных физических ситуаций.
