Методика работы с компьютерными моделями на уроках физики
Автор: Прозорова Марина Анатольевна
Организация: ТОГАПОУ «Педагогический колледж г.Тамбова»
Населенный пункт: г. Тамбов
Компьютер вошел в нашу жизнь навсегда. Мы используем его дома, на работе, в образовании. Можно слышать дискуссии о том: «Нужен ли компьютер на уроках физики? Не вытесняют ли компьютерные имитации реальный эксперимент из учебного процесса? В каких случаях оправдано использование компьютерных программ на уроках физики?» Я считаю, что использование компьютера на уроках оправдано, прежде всего, в тех случаях, в которых он обеспечивает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из таких случаев является использование компьютерных моделей в учебном процессе. Под компьютерными моделями понимаются компьютерные программы, которые позволяют имитировать физические явления, эксперименты или идеализированные ситуации. В чем же преимущество компьютерного моделирования по сравнению с реальным экспериментом? Прежде всего, компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов. При использовании моделей компьютер предоставляет возможность наблюдения не реального явления природы, а его упрощённой модели. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению. Работа учащихся с компьютерными моделями чрезвычайно полезна, так как компьютерные модели позволяют в широких пределах изменять начальные условия физических экспериментов, что позволяет им выполнять многочисленные виртуальные опыты. Это открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. Некоторые модели позволяют одновременно с ходом экспериментов наблюдать построение соответствующих графических зависимостей, что повышает их наглядность. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся обычно испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков. 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.
Компьютерные модели легко вписываются в урок и позволяют учителю организовать новые нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся. В качестве примера приведу три вида уроков с использованием компьютерных моделей:
- Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой.
- Урок – исследование.
- Урок – компьютерная лабораторная работа.
Задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. Поэтому уроки последних двух типов особенно эффективны, так как ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы. Ведь эти знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Учитель в таких случаях является лишь помощником в творческом процессе формирования знаний.
К компьютерным моделям можно предложить следующие виды заданий:
- Ознакомительное задание
- Компьютерные эксперименты
- Экспериментальные задачи
- Расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой
- Неоднозначные задачи
- Задачи с недостающими данными
- Творческие задания
- Исследовательские задания
- Проблемные задания
- Качественные задачи
При регулярной работе с компьютерным курсом из придуманных заданий можно составить компьютерные лабораторные работы, в которых вопросы и задачи расположены по мере увеличения их сложности. Разработка лабораторных работ – занятие достаточно трудоёмкое, но именно такие работы дают наибольший учебный эффект.
В качестве примера приведу бланки лабораторных работ, которые я провожу на уроках физики со студентами первых курсов. Каждый студент вначале занятия получает бланк лабораторной работы. Используя компьютерную модель, студенты с помощью неё проводят эксперименты и заполняют бланк, который сдается в конце занятия на проверку.
Компьютерная лабораторная работа 1.
Тема: «Преломление света»
Группа Фамилия, Имя
Для выполнения работы следует использовать компьютерную модель «Отражение и преломление света»
|
Модель. Отражение и преломление света. |
Выполните необходимые эксперименты и ответьте на вопросы:
1. Пусть свет падает из оптически менее плотной среды (воздух) в оптически более плотную среду (вода, n = 1,4 )
Проведите необходимые эксперименты и заполните таблицу:
Положение источника света |
Угол падения α |
Угол преломления β |
30º |
|
|
50º |
|
|
70º |
|
|
Что Вы можете сказать про соотношение между углами падения и преломления?
Угол преломления , чем угол падения.
2. В каком веществе луч света преломляется сильнее: в воде (n=1,4 ), в стекле
(n=1,6) или алмазе (n=2 )?
Проведите необходимые эксперименты и заполните таблицу:
Вещество |
Показатель преломления |
Угол падения α |
Угол преломления β |
Вода |
|
|
|
Стекло |
|
|
|
Алмаз |
|
|
|
Какова связь между показателем преломления среды и углом излома луча?
Чем больше показатель преломления, тем преломляется луч.
3.Пусть свет падает из оптически более плотной среды (вода) в оптически менее плотную среду (воздух).
Заполните таблицу:
Положение источника света |
Угол падения α |
Угол преломления β |
150º |
|
|
134º |
|
|
120º |
|
|
Какова связь между углом падения и углом преломления в этом случае?
Угол преломления_______________ ,чем угол падения.
Всегда ли в этом случае будет наблюдаться преломление света?
_________________________________________
Чему равен предельный угол полного отражения для воды? α ₀ =
Дополнительное задание:
Составьте задачу на преломление света, решите её и проверьте правильность решения с помощью компьютерной модели.
КОМПЬЮТЕРНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.
Тема: «Изучение колебаний математического маятника и груза на пружине»
Группа Фамилия, Имя
В работе используются модели «Математический маятник» и «Груз на пружине».
- Откройте раздел «Механические колебания и волны».
- Откройте модель «Свободные колебания (груз на пружине)»
|
- Нажмите кнопку «пуск» и пронаблюдайте за колебаниями груза на пружине.
- Изменяя параметры колебательной системы (массу груза и жесткость пружины), проверьте справедливость формулы T=2П√m/k и заполните таблицу.
N опыта |
m, кг |
k=const |
T, c |
k, Н/м |
m=const |
T,c |
1. |
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
|
Сделайте вывод: как зависит период колебаний груза на пружине от массы груза и жесткости пружины?
- Тело совершает гармонические колебания вдоль оси X с амплитудой 10 см. Определите путь, пройденный телом за 3 полных колебания. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваш ответ.
- Откройте модель «Свободные колебания (маятник)».
- Изменяя параметры колебательной системы (длину нити маятника), проверьте справедливость формулы T=2П√L/g и заполните таблицу.
N опыта |
L, м |
Т, с |
g=4П2L/Т2 |
1. |
|
|
|
2. |
|
|
|
3. |
|
|
|
- Сделайте вывод: как зависит период колебаний маятника от длины нити?
- Используя данные таблицы, вычислите значение ускорения свободного падения и сделайте вывод (для вычислений используйте калькулятор: нажмите «Инструменты. Калькулятор»).
- Математический маятник за 13 с совершил 6,5 полных колебаний. Найдите период колебаний маятника. Проведите компьютерный эксперимент и проверьте Ваш ответ. Чему равна длина нити маятника?