"Компьютерное моделирование физических явлений"
план-конспект урока по информатике и икт (11 класс) по теме

Класс___                                                                                   Дата____/____/____          

Тема  «Компьютерное моделирование физических явлений»

Тип урока: урок изучения нового материала.
Вид урока: комбинированный.
Оборудование:

1. На столе - модели: кукла, машинка, портрет, фрукты, глобус, модели молекул и атомов, кристаллических решёток веществ, геометрические фигуры, игрушечный мишка, формула, схема плана эвакуации кабинета.
2. Презентация к уроку.
3. Физический эксперимент: трубка с окрашенной водой, линейка, секундомер, пластилин,
   салфетки.
4. Формула - заготовка на плакате.
5. Пакет Microsoft Office, система программирования Visual Basic.
6. Звуковоспроизводящая и проецирующая аппаратура.

Цели урока:

1. Создание условий усвоения учащимися особенностей и способов моделирования объектов, явлений, процессов реального мира средствами ИКТ,
2. формирование умений и навыков, носящих в современных условиях общенаучный и обще интеллектуальный характер, формирование целостного и образного подхода к анализу окружающего мира, развитие ассоциативного и операционного мышления,
3. воспитание потребности в совершенствовании, понимания важности познания мира путём моделирования.

 План урока:

1. Организационный момент:

1. регистрация в журнале учёта.
2. о правилах ТБ при работе за компьютером.

2. Мотивационное начало урока.
3. Постановка проблемы.
4. Изложение плана урока.
5. Фронтальная беседа для проверки уровня подготовки учащихся к усвоению материала урока.
6. Эксперимент.
7. Моделирование эксперимента средствами ИКТ,
8. Презентация работ, выводы, осмысление проделанной работы.
9. Домашнее задание
10. Рефлексия.
11. Итоги урока. Оценки.

Ход урока

I. Организационный момент:

1. регистрация в журнале учёта.
2. о правилах ТБ при работе за компьютером (хочу вам напомнить о соблюдении правил ТБ при работе за компьютером) 

II. Мотивационное начало урока.
Вступление: Ну что, начнём!
Учитель начинает демонстрацию презентации и на первом слайде делает вид, что происходит случайное включение другой, незапланированной ранее мелодии к слайду. Начинает суетиться, несколько раз переключая различные мелодии.
Слайд 1:Одну секунду, я прошу меня простить, но это не моя мелодия.
Слайд 1: Благодарю. Извините за столь сумбурное начало, но, согласитесь, в душе и жизни у каждого из нас всегда звучит своя мелодия. В моей душе живет именно эта музыка – спокойная, романтическая, с лёгкой таинственностью мелодия.
Каждый из вас, слушая определённое музыкальное произведение, замечал, что в сознании невольно рождаются различные образы (слайды 2, 3 с природой).
Но, не только слушая музыку, можно что-то представлять. При выполнении человеком какого- либо действия ему обычно предшествует возникновение в сознании модели будущего поведения. Собирается ли он строить дом или решать задачу, переходит улицу или отправляется в поход - он непременно представляет себе это в уме.
Т.е. часто, не замечая того, каждый из нас моделирует свои действия.
Слайд 4:  Человеческий мозг устроен так, что в кажущемся хаосе окружающих его объектов он хочет отыскать осмысленные фигуры. Сами того не желая, мы ищем и узнаём в контурах деревьев, облаков, гор знакомые очертания людей, животных, предметов. Это не просто игра, а глубоко укоренившееся свойство человеческого сознания. Это главное отличие человека мыслящего от всех живых существ на земле.

Тема нашего урока: Моделирование физических явлений на компьютере. 

III. Постановка проблемы. Целей урока.
Человек, в силу своих интеллектуальных способностей, способен не только
(как я уже сказала) моделировать своё поведение, но и всё то, что его окружает (объекты реального мира).
Сегодня на уроке мы с вами проведём физический эксперимент и построим несколько различных моделей этого явления с использованием совершенного в наши дни инструмента – компьютера, а также постараемся понять и объяснить то, что сделали.
Слайд 7:
Эпиграф:
Слово «эксперимент» может, в сущности,
применяться для обозначения лишь такого
действия, когда мы в состоянии рассказать другим ,
что нами проделано и что нам стало известно в итоге.
Нильс Бор
Нильс Бор - датский физик, один из создателей современной физики, Лауреат Нобелевской премии.

IV. Изложение плана урока.
Мы с вами будем одной стороны – проводить эксперимент, с другой - строить его модель, а затем проанализируем проделанное и сделаем выводы.

V. Фронтальная беседа для проверки уровня подготовки учащихся к усвоению материала урока. 

Проверка домашнего задания:

1. На столе некоторое количество предметов: что их объединяет?

(каждый предмет повторяет какой-то объект реального мира)
-скажите, моделью какого реального объекта, явления или процесса они являются?

2. Модель-?

( создается человеком в процессе познания окружающего мира и отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса).

3. Объектов моделирования, огромное количество: для того, чтобы ориентироваться в многообразии моделей необходимо их классифицировать, то есть каким-то образом их упорядочить, систематизировать.

Как по способу представления классифицируются модели? Сформируйте из предметов на столе две группы - поясните почему? аргументируйте свой выбор

Слайд 6:

Материальные - воспроизводят геометрические и физические свойства объекта и всегда имеют реальное воплощение (игрушки, чучела птиц, глобус, макеты, муляжи)

Информационные - нельзя потрогать, так как не имеют материальной основы, а строятся только на информации (мысленные образы, рисунки, тексты, графики, чертежи,
формулы).

Информационные (знаковые - выражаются средствами формального языка,
Вербальные (образные)- в мысленной или разговорной форме - естественные языки)
Гелиоцентрическая модель мира Коперника.

1. Назовите причины, по которым прибегают к построению моделей? 

Главное – изучение свойств объектов, познание окружающего мира:

1. В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности - теория вымирания динозавров, модель «Глобального потепления - парниковый эффект» и т.д.
2. Оригинал либо очень велик, либо очень мал - глобус, модель Солнечной системы, модель атома.
3. Процесс протекает очень быстро или очень медленно-геологические модели, модель двигателя внутреннего сгорания.
4. Почему не исследовать сам оригинал, а строить его модель?

(иногда исследование может привести к разрушению объекта - самолёт, автомобиль, здание)

1. Почему басня и притча являются моделями?- фокусируют внимание читателя на определённых сторонах человеческой жизни.
2. Моделирование-?

( метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей).
VI. Эксперимент.

1. Выбор наиболее существенной информации при создании информационной модели и её сложность обусловлены целью моделирования.

Радуга (слайд 7): 

1. Наш эксперимент заключается в изучении прямолинейного равномерного движения на примере движения пузырька воздуха по трубке наполненной жидкостью.

Мы имеем на столе всё необходимое для эксперимента. Перечислите оборудование.
Слайд 8:

1. Практическая работа: Изучение равномерного прямолинейного движения.

Цель: Определить скорость тела по его перемещению и времени движения.
Оборудование: трубка, наполненная окрашенной водой, в которой оставлен пузырёк воздуха, секундомер, линейка.
Ход эксперимента:
1).Проведение исследования: трубка, наполненная окрашенной водой, в которой оставлен пузырёк воздуха, переворачивается.
2). Наблюдения: движение пузырька воздуха вверх. В конечном итоге пузырёк  поднимается на поверхность воды.
3). Показания: время, перемещение.
4). Результаты: Скорость равномерного прямолинейного движения пузырька.
Вспомним формулу, по которой можно рассчитать скорость равномерного прямолинейного движения: демонстрация плаката с формулой.

Проведение эксперимента, наблюдения, показания фиксируются на доске в таблице:

3. Разбиение на группы - какая музыка нравится: спокойная, быстрая или умеренного темпа?
Результат - три группы.
4. Для создания моделей используется огромный спектр инструментов. Это фотоаппарат, токарный и фрезерный станки, пила, топор, кисть художника, карандаш, линейка и т.д. и, наконец, но самый совершенный в наши дни инструмент- компьютер.
Как правильно воспользоваться этим инструментом моделирования?

Слайд 9: Этапы построения моделей на компьютере:

1. Описательная (вербальная) информационная модель - выделение существенных, с точки зрения целей проводимого исследования, свойств или параметров объекта, а несущественными параметрами пренебрегаем.
2. Формализованная модель - записывается модель с помощью формального языка ( формулы, уравнения)
3. Компьютерная модель - преобразование формализованной модели в компьютерную (выразить её на понятном для компьютера языке)

 приложения - VB, электронные таблицы, графический редактор, презентация, текстовый редактор.

1. Компьютерный эксперимент.
2. Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.

VII. Моделирование эксперимента средствами ИКТ.
Сегодня, когда компьютер стал основным инструментом исследователя, различные виды моделей можно строить на нём с помощью различных программ. При построении компьютерной модели необходимо правильно выбрать программную среду.
После того как модель создана, необходимо выяснить её работоспособность или внедрить в производство.
Построение компьютерной модели
1 группа- создание в среде программирования модели, позволяющей рассчитать скорость равномерного прямолинейного движения, используя результаты эксперимента.
2 группа – в электронной таблице построить модель, позволяющую рассчитать скорость равномерного прямолинейного движения, используя результаты эксперимента, построить график движения)
3 группа - в программе создания презентаций Power Point создать анимационную модель эксперимента: движения пузырька воздуха в трубке.
Акцентирование внимания на том, что затем нужно сравнить полученные результаты и объяснить грамотно, средствами какого приложения строили какую модель.

VIII. Презентация работ, выводы, осмысление проделанной работы.
Указать: - что делали?
 - какими средствами? - какой тип модели был построен?
 - сравнить свои результаты с результатами других.

IX. Домашнее задание - карточки, в которых задания на выбор.
1. Как понятие «фотомодель» можно связать с моделированием?
Указать критерии, по которым определяется возможность человека стать фотомоделью.
Фотомодель: (выбрать верное утверждение и пояснить свой выбор)
- играет в исследовании роль реального объекта?
- является объектом, который моделирует реальное явление или процесс?
2. Составить словесную модель объяснения с родителями в ситуации, когда вы получили «двойку». Попробуйте убедить родителей в том, что ваша «двойка» является едва ли не благом.
3. Постройте графическую модель какого-либо исторического сражения.
( Инструментом моделирования может быть все что угодно: компьютер, фотоаппарат, бумага и карандаш).

 Х. Рефлексия.
1. Слайд 11:
Мы затронули только одну сторону только одной науки, которая помогает познать мир и объяснить многие явления, этот эксперимент можно было рассмотреть, учитывая другие свойства этого явления.
Учитель зачитывает под спокойную музыку такие строки:
Каков наш мир?
Открытый всем взорам, изученный,
понятный каждому, кто хочет его понять,
или непостижимый,
не поддающийся не только нашим чувствам,
но и нашему разуму?
ВОПРОС: Скажите, а как думаете вы, каков наш мир?
2.Слайд 12: Учащимся предлагается заполнить карту настроения.

XI. Итоги урока. Оценки.
Поблагодарить учащихся за урок. Объявить оценки.