Внедрение цифровой лаборатории в практику преподавания физики
статья по физике (11 класс)

ВНЕДРЕНИЕ ЦИФРОВОЙ ЛАБОРАТОРИИ В ПРАКТИКУ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ

ЧАЩИНА В.А.

МБОУ г. Иркутска лицей № 3

г. Иркутск, ул. Тимирязева,14

THE INTRODUCTION OF DIGITAL LABORATORY IN TEACHING

PHYSICS

Chashchina V.A.

MBOU Irkutsk Liceum №3

Irkutsc,Timiryazev str.,14

Физика - наука экспериментальная, для максимально эффективного изучения предмета необходим грамотно оборудованный кабинет физики в образовательном учреждении. Приборы и оборудование для лабораторных работ и демонстрационных экспериментов, цифровая лаборатория, стенды с наглядной информацией, интерактивная доска, медиапроектор, дидактические и методические материалы – без этого учебный процесс в современной школе невозможен и все это есть в кабинете физики лицея № 3 г. Иркутска.

        Использование цифровой лаборатории позволяет формировать у обучающихся метапредметные универсальные учебные действия: опыт работы с современной техникой, компьютерными программами, опыт взаимодействия исследователей, опыт информационного поиска.

Школьная цифровая лаборатория представляет собой персональный компьютер, имеющий встроенную или подключаемую интерфейсную плату для подсоединения к компьютеру измерительных датчиков. Компьютер выполняет роль регистратора. Регистратор удобно использовать при проведении измерений, потому, что его проще поднести к объекту исследования и органично расположить рядом с экспериментальной установкой. Сенсоры - датчики могут передавать значение измеряемого параметра в регистратор по проводному или беспроводному каналам связи, а так же данные непосредственных измерений могут поступать на компьютер через компьютерную сеть. Датчики, призванные различные виды физических величин, в том числе звук, свет, силу, давление и другие, перевести в электрические сигналы. Полученные электрические сигналы подаются через специальное устройство, называемое регистратором, на компьютер, где программным образом обрабатываются и могут быть представлены нам в самой разнообразной форме, как в виде стилизованных аналоговых или цифровых приборов, так и в виде графиков. Последние имеют большую наглядность при изучении происходящих процессов и избавляют исследователей от рутинной работы по снятию показаний и заполнения таблиц. 

Использование цифровой лаборатории при изучении  физики позволяет  расширить диапазон опытов и исследований, рассматривать быстропротекающие процессы, изучать  процессы в динамике, фиксировать малые изменения, неочевидные в традиционном эксперименте. Цифровое оборудование позволяет обучающимся использовать широкий спектр цифровых датчиков для сбора, анализа, обработки и систематизации  данных экспериментов.

Использование при проведении научных экспериментов в классе компьютера и цифровых датчиков, при работе над индивидуальным исследовательским проектом  помогает  повысить научность исследовательских работ, обеспечивает точность измерений и позволяет непрерывно контролировать процесс, а также сохранять, отображать, анализировать и воспроизводить данные и строить на их основе графики. У всех школьников, занимающихся изучением физики, должно быть представление о работе с цифровым оборудованием. Адаптация в современном обществе школьников, которые работают только с приборами прошлого века, (со стрелочными приборами) будет низкой, восприятие физики как современной науки будет  искажено и недостаточно полное.

 Небольшой опыт работы с использованием цифровой лаборатории показал, что её применение может быть эффективным не только  при проведении научно исследовательской работы, но и в практике обычного урока. Применять оборудование такого рода возможно на разных этапах урока, при использовании различных методов обучения. Опыты удобно проводить не только в кабинете физики, но и на улице. Обучающиеся могут использовать традиционное  оборудование или цифровые датчики   и в полевых условиях. Использовать цифровую лабораторию можно при проведении исследовательской работы по определению коэффициента трения. При изучении темы « Сила трения» предлагаю определить коэффициент трения. Вместо динамометра используем датчик силы и цифровую лабораторию. Двигая брусок  с помощью датчика силы, получаем график изменения приложенной силы от времени и определяем не только силу трения скольжения, но и максимальную силу трения покоя и сравниваем их.

Изучая тему «Механические колебания» цифровую лабораторию можно применять при объяснении темы, при решении экспериментальных задач и при выполнении лабораторных работ. Получение графика гармонических колебаний занимает несколько минут с учетом сбора экспериментальной установки, график можно демонстрировать на интерактивной доске. Учащимся можно экспериментально доказать, что свободные механические колебания с течением времени затухают. В ходе эксперимента одновременно можно измерять и силу, действующую на пружину, и положение груза при помощи датчика расстояния,  можно увидеть изменение амплитуды колебаний – затухающие колебания. Период колебаний пружинного и математического маятника можно определить, используя традиционное оборудование, по описанию в учебнике, и  в это же время с помощью цифровой лаборатории. Например, при выполнении лабораторной работы «Изучение зависимости периода свободных колебаний пружинного маятника от массы груза» исследуется движение грузов разной массы, колеблющихся в вертикальном направлении. Графики зависимости координаты от времени, показывают гармоничность малых колебаний и позволяют быстро определить период свободных колебаний пружины с разными грузами и выявить искомую зависимость. Обучающимся можно предложить взять груз, закрепленный на нити определить период, частоту, амплитуду колебания, ускорение свободного падения, написать уравнение колебания, определить максимальную силу и максимальное ускорение.

В заключение хочется подчеркнуть, что применение цифровых лабораторий в учебной и исследовательской деятельности позволяет проводить индивидуальную и дифференцированную работу, помогает определить индивидуальный образовательный маршрут, с учетом способностей и интересов ученика. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Полуяхтов А.В. Применение цифровой лаборатории в исследовательской деятельности школьников // Цифровые образовательные ресурсы в учебном процессе педагогического вуза и школы: Тезисы докладов II Региональной научно-практической конференции. Воронеж: ВГПУ, 2008. С. 33–36.
2. Леонтович И.В. Об основных понятиях концепции развития исследовательской и проектной деятельности учащихся // Исследовательская работа школьников. 2003. № 4. С. 12–17.
3. Максюта С.Е. Использование ЦЛА на уроках физики в условиях реализацииФГОС. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://uoumr.ru
4. Филиппова И.Я. Информационные технологии в преподавании физики [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ifilip.narod.ru 
5. Цифровая лаборатория по физике. Методическое пособие. М.: ИНТ, 2008. 375 с