Компьютерное моделирование физических явлений. Урок информатики и ИКТ, 10 класс
план-конспект урока по информатике и икт (10 класс) по теме

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, 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, Macromedia Flash 8.
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.
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.

Ход урока

I. Организационный момент:

О правилах ТБ при работе за компьютером (на столах инструкции по ТБ)

- Хочу вам напомнить о соблюдении правил ТБ при работе за компьютером. 

II. Мотивационное начало урока.
Вступление: Начнём!
Слайд 1:

-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 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. Человек способен моделировать свои поступки, окружающие его предметы и явления.

 Итак

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).

-Как вы думаете, какова же цель нашего сегодняшнего урока?

(построение модели физического явления, исследования какого-то явления, возможно эксперимент, т.к. физическое явление).
-Действительно, сегодня 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.

Таким образом мы с вами будем работать по следующему плану:

1.Эксперимент.

2. Построение модели.

3.Анализ проделанной работы.

4.Вывод.

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

Проверка домашнего задания:

-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?

             - Что же мы называем Моделью?

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

- Объектов моделирования, огромное количество: для того, чтобы ориентироваться в многообразии моделей их классифицируют, то есть каким-то образом их упорядочивают, систематизируют.

            - Как по способу представления классифицируются модели?

Сформируйте из предметов на столе две группы - поясните почему? аргументируйте свой выбор

( материальные: игрушки, глобус, муляжи геом. фигур..

информационные: формулы, портрет(рисунок), схема плана эвакуации )

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).

-Дополнения есть?

Информационные (знаковые - выражаются средствами формального языка,
Вербальные (образные)- в мысленной или разговорной форме - естественные языки)

- Предлагаю вам 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.

(Заслушиваются варианты детей.)

Вывод:

-Вы сейчас создали, какую модель? С помощью чего?

(информационная, вербальная. С помощью слов, т.е.  с помощью естественного языка)

  - Почему басня и притча являются моделями?

( фокусируют внимание читателя на определённых сторонах человеческой жизни.)

- Так, что же такое Моделирование?

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

VI. Эксперимент.

-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:

-  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?

-Вспомним этапы построения моделей на компьютере.

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- в программе Macromedia Flash8  создать модель эксперимента: движение пузырька воздуха в трубке.

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.

-Обращаю ваше  внимание 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.  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?

Х. Домашнее задание

-Создать модель, как думаете вы, каков наш мир?

XI. Итоги урока.

-С чем вы сегодня уйдете с урока?

-Что вам больше понравилось на сегодняшнем уроке?

Поблагодарить учащихся за урок.