Статья "Виртуальный физический эксперимент"
презентация к уроку по физике (8 класс) на тему

ВИРТУАЛЬНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ ОБРАЗОВАНИЯ.

Смирнова М.В. – педагог МБОУДОДЦРТ, учитель физики МБОУСОШ№3 г. Сосновый Бор

Ключевые слова: виртуальные модели, образовательные технологии, задачи, этапы, творческий подход, анализ результатов, курс физики, развитие интереса к изучению.

Одним из основных требований программы по изучению физики в средней школе  является развитие познавательного интереса, интеллектуальных и творческих способностей учащихся, а также умение выполнять лабораторный эксперимент и оценивать достоверность полученных результатов.

Лабораторные работы, выполняемые на уроках физики, не всегда отвечают предъявляемым требованиям. Причин здесь несколько:

• Недостаток хорошего лабораторного оборудования
• Неумение правильно использовать имеющиеся оборудование
• Параметры выполняемых работ задаются одинаковые для всех учащихся, что снижает уровень самостоятельности учащихся при  проведении работы
• Учителю надо следить за соблюдением правил ТБ во время проведения урока и проводить  индивидуальную работу с учащимися практически невозможно
• Нежелание отдельных учащихся самостоятельно выполнять работу

Всё это снижает эффективность лабораторной работы. Современные образовательные технологии позволяют устранить эти негативные причины. Одной из таких технологий является  виртуальный физический эксперимент. Работа за компьютером является привлекательной для всех учащихся и позволяет самостоятельно разобраться в поставленной задаче. Экспериментальный курс «Виртуальный  физический эксперимент» опирается на дидактический материал «виртуальные лаборатория для школьников по физике», авторами которого являются Монахов В.В., Кожедуб А.В. и др. При этом используется программный комплекс BARSIK. Курс рассчитан на учащихся 7-х -10-хклассов. Цель программы: формирование умений и навыков грамотного использования компьютерной техники, оценки и анализа методов измерения, представления результатов в различных видах,  умения делать  выводы из полученных данных.

Задачи:

Обучающие 

• Расширить представления обучающихся о роли эксперимента в физике;
• Расширить знания обучающихся в области измерений и измерительной техники.

Развивающие 

• Формировать научные навыки, связанные с отбором и анализом полученных результатов исследований;
• Развивать творческий подход к выявлению проблем и решению поставленных задач;
• Способствовать формированию умения самостоятельно  организовывать свою исследовательскую и практическую деятельность.

Воспитательные

• Способствовать развитию интереса обучающихся к изучению физики

Приёмы выполнения виртуальных лабораторий отрабатываются от эксперимента к эксперименту, а перемещение виртуального лабораторного оборудования по экрану дисплея вносит элемент игры. Возможность сразу проверить результаты (а это заложено в каждом эксперименте) делает эти работы более эффективными. Весь курс рассчитан на 3 основные  этапа.

 На первом  этапе в   программу курса входят такие темы, как физические методы изучения природы, масса тела, вес тела, плотность, сила Архимеда. Все эти темы изучаются в самом начале школьного курса физики в 7-ом классе, когда учащиеся ещё не готовы к восприятию большого объёма информации и самостоятельным расчётам, что приводит к непониманию и утраты интереса к физике, как к предмету. Всего на первом этапе можно выполнить 26 лабораторных  работ различного уровня сложности.

На втором этапе изучается механическое движение тел (равномерное и неравномерное) , проводится расчёт координаты тела и пути, изучается относительность движения, рассматриваются виртуальные модели с тепловыми параметрами. Также выполняются электрические  модели с измерением параметров электрической цепи. Возможно рассмотрение моделей «законы сохранения энергии и импульса», «коэффициент трения», «математический маятник». Всего на втором этапе выполняется до10 работ. Поэтапное изучение виртуальных лабораторий, работа по принципу-  от простого к сложному- позволяет приобрести  практические навыки работы на компьютере, овладеть методикой расчёта лабораторного эксперимента. В результате теоретические знания учащихся становятся более качественными, появляется уверенность в своих знаниях и желание проводить всё более сложные виртуальные эксперименты.

Третий этап курса предполагает участие учащихся в интернет олимпиаде по физике, которую каждый год проводит Санкт-Петербургский Государственный Университет  и Университет ИТМО( физический факультет) . Олимпиада проходит в несколько туров(заочные и очные), задания выполняются на компьютерах и включают в себя тест, две задачи и три виртуальные модели. Для выполнения этих заданий требуется предварительная подготовка, поэтому регистрация на сайте олимпиады проводится заранее и разрешается доступ к тренировочным заданиям. В этом году в интернет олимпиаде  принимало участие 13 учащихся 8-9кл. занимающихся по программе курса «виртуальный физический эксперимент». В результате 6 человек получили дипломы 1-ой и 2-ой степени и допущены на очный тур, 5 человек получили грамоты за хорошие и отличные знания по физике.

Рассмотрим некоторые примеры виртуальных лабораторных работ. Измерение объёма тела (рис1) и плотности тела (рис2) В первом опыте тела погружаются в сосуд с жидкостью и по изменению объёма жидкости определяют объём тела.

Рис.1

                Во втором опыте надо предварительно взвесить тело на весах, при этом определять значение неподписанных гирь для использования этих гирь в работе ,  затем определить объём  тела и по формуле плотности рассчитать плотность каждого тела в требуемых единицах.  Рис.2

Результаты заносятся в отчёт и отправляются на проверку. При изучении темы «Сила Архимеда»  выполняются работы по определению выталкивающей силы, где необходимо определять вес тела в воздухе и жидкости. Всё это учащиеся делают самостоятельно, никаких указаний, как выполнять работу, не даётся. Выполняются также модели «ранжирование тел по плотности», «определение солёности жидкости», «найти объёмы тел по величине выталкивающей силы», «измерить силу, которую надо приложить к плавающим телам, чтобы они полностью погрузились в воду»(рис.3).    На втором этапе выполняются работы «измерение скорости машин относительно

друг друга и земли», где надо использовать графические данные (рис.4),   «измерение массы и скорости тележки на наклонном рельсе», где надо использовать формулы из кинематики и уметь пользоваться электронными воротами (рис.5), «измерение параметров электрической схемы»

  Рис.4

  Рис.5

В заключение можно сказать, что основными факторами повышающими активность учащихся при изучении курса, являются

• Творческий характер деятельности
• Возможность состязательного процесса (очень хочется выполнить задание первым)
• Познавательный  характер занятий

Проведение виртуальных лабораторных работ не заменяет практических лабораторных работ, а только их дополняет.

Автор выражает благодарность методисту МБОУДОДЦРТ Амбросимовой М.В. за участие в обсуждении и составлении программы экспериментального курса «виртуальный физический эксперимент»