Выступление на тему «Использование компьютерной измерительной лаборатории и компьютерных моделей на уроках физики.»
статья по теме

  Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Староюрьевская средняя общеобразовательная школа

Выступление

по теме

«Использование

компьютерной измерительной лаборатории и компьютерных моделей на уроках физики».

учителя физики

Каниной Лидии Николаевны

Староюрьево 2012г

  Физика одна из самых обширных и интересных наук, поэтому формы представления физических знаний для обучения многообразны и постоянно расширяются.

Древняя китайская мудрость гласит: «Расскажи мне, и я забуду, покажи мне, и я запомню, вовлеки меня – и я пойму».

Кабинет физики МБОУ Староюрьевской СОШ оснащен компьютером, проектором, интерактивной доской. Подключение к интернету планируется в 2012 году. В рамках проекта «Национальное образование» получены комплекты оборудования серии «L-микро». Лаборатория служит для проведения демонстрационного и ученического эксперимента физических явлений механики, тепловых явлений, электричества, волновой и геометрической оптики.

 Оборудование серии L-микро® представляет собой единую экспериментальную среду, объединяющую демонстрационное оборудование и наборы для лабораторных работ и практикума . Его ядром является персональный компьютер с измерительным блоком. Компьютер выступает в качестве универсального измерительного прибора. Для проведения измерений служат датчики физических величин, которые подключаются к измерительному блоку. Компьютерный измерительный комплекс дополняется цифровыми измерителями, применение которых для решения ряда педагогических задач имеет преимущества по сравнению с компьютером. Информация может подаваться на компьютер с двух датчиков одновременно, она автоматически обрабатывается и результат демонстрируется на экране в виде цифровой информации или уже готового графика.

Возможности компьютерной измерительной системы L-микро® позволяют осуществить самые сложные измерения, необходимые в школьном курсе, однако в ряде случаев задачи урока могут быть решены одним или двумя приборами, показывающими численные значения измеряемых величин. Для выполнения таких измерений в учебном демонстрационном эксперименте созданы цифровые измерительные приборы серии L-микро® : демонстрационный секундомер и цифровые измерители напряжения, тока и других физических величин, которые компактны и органично вписываются в установку для демонстрационного эксперимента.

Применяя цифровые лаборатории на уроках физики, учащиеся смогут выполнить множество фронтальных лабораторных работ и работ физического практикума. Чтобы цикл познания при этом реализовался полностью, эффективно пользоваться технологией совместных исследований, когда на одном занятии  объединяются и демонстрационный, и лабораторный эксперименты в коллективной работе в духе научной лаборатории.

 При совместном исследовании выдвигается гипотеза , которую  проверяет учитель в демонстрационном исследовании. Затем обсуждается обоснованность гипотезы, которую ученики проверяют в своём лабораторном исследовании. Урок проходит в четыре этапа: актуализация знаний и умений учащихся, демонстрационный эксперимент, самостоятельное исследование учащихся и его обсуждение, компьютерная обработка экспериментальных результатов на уроке информатики. Окончательные итоги межпредметного исследования подводятся в начале следующего урока.

Цифровые лаборатории  «Архимед» являются новым, современным оборудованием для проведения самых различных школьных исследований естественнонаучного направления. С их помощью можно проводить работы, как входящие в школьную программу, так и совершенно новые исследования. Применение лабораторий значительно повышает наглядность как в ходе самой работы, так и при обработке результатов благодаря новым измерительным приборам, входящим в комплект лаборатории. Эта современная компьютерная измерительная лаборатория позволяет на современном уровне организовать исследовательскую деятельность учащихся.  Ее планируется приобрести в следующем учебном году.

          Современные интерактивные модели являются нетрадиционными дидактическими материалами и включают в себя принципиально новые элементы.

В компьютерной программе «Открытая физика 1.1»  более 80 компьютерных экспериментов, видеозаписи экспериментов, звуковые пояснения ко всем разделам курса физики, позволяющих в динамике проиллюстрировать изучаемые физические явления и дающие возможность в широких пределах изменять условия физических экспериментов (массу, скорость, температуру, характер протекающих процессов и т.д.). На основе этих моделей можно составлять задания разные, дифференцированной сложности.

Как можно применять компьютерные модели:

Решение задач различной сложности;

Проведение компьютерных экспериментов;

Проведение лабораторных работ виртуальных и проводимых с использованием реального оборудования.

В рамках технологии ЕГЭ невозможно обеспечить диагностику экспериментальных умений, так как здесь требуется использование реального лабораторного оборудования. Однако в экзаменационной работе используются задания по фотографиям реальных физических опытов, которые диагностируют овладение частью экспериментальных умений.

Виды заданий к компьютерным моделям.

1. Ознакомительное задание
2. Компьютерные эксперименты
3. Экспериментальные задачи
4. Расчетные задачи с последующей компьютерной проверкой
5. Неоднозначные задачи
6. Задачи с недостающими данными
7. Творческие задания
8. Исследовательские задания
9. Проблемные задания
10. Качественные задачи

        Учителю  необходимо заранее подготовить план работы с выбранной для изучения компьютерной моделью, сформулировать вопросы и задачи, согласованные с функциональными возможностями модели, продумать какие виды заданий и учебной деятельности можно предложить учащимся при работе с компьютерными моделями и как организовать эту деятельность. Например предложить учащимся индивидуальные задания в распечатанном виде, где задания расположены по мере возрастания сложности – вначале предлагаются простые задания ознакомительного характера и экспериментальные задачи, затем расчетные и, наконец, задания творческого и исследовательского характера. При ответе на вопрос или при решении задачи учащийся может поставить необходимый компьютерный эксперимент и проверить свои соображения. Расчетные задачи рекомендуется вначале решить традиционным способом, на бумаге, а затем поставить компьютерный эксперимент для проверки правильности полученного ответа. Задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. Такая интерактивность открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их активными участниками  экспериментов.

Компьютерная модель позволяет управлять поведением объектов на экране компьютера, изменяя величины числовых параметров, заложенных в основу соответствующей математической модели. Некоторые модели позволяют одновременно с ходом эксперимента наблюдать в динамическом режиме построение графических зависимостей от времени ряда физических величин, описывающих эксперимент. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков.

Можно выделить следующие виды заданий для учащихся к компьютерным моделям:

 - компьютерные эксперименты;

- экспериментальные задачи (то есть задачи, для решения которых необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент);

- расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой (учащимся  предлагается 2 - 3 задачи, которые вначале необходимо решить без использования компьютера, а затем проверить полученный ответ, поставив компьютерный эксперимент. При составлении таких задач необходимо учитывать как функциональные возможности модели, так и диапазоны изменения числовых параметров);

- задачи с недостающими данными (при решении таких задач учащийся  должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи и  самостоятельно выбрать его величину),

- творческие задания (в рамках данного задания учащемуся предлагается составить одну или несколько задач, самостоятельно решить их (в классе или дома), а затем, используя компьютерную модель, проверить правильность полученных результатов);

- исследовательские задания (задание, в ходе выполнения которого ученикам необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности.);

 - проблемные задания (с помощью ряда моделей можно продемонстрировать, так называемые, проблемные ситуации, то есть ситуации, которые приводят учащихся к кажущемуся или реальному противоречию, а затем предложить им разобраться в причинах таких ситуаций с использованием компьютерной модели).

Программа «Живая физика» представляет собой компьютерную проектную среду, в которой ученик или учитель могут создавать собственные модели физических явлений и проводить эксперименты. Все опыты сопровождаются компьютерными анимациями, динамическими графиками, диаграммами векторов. 
Компьютерная проектная среда Живая Физика предоставляет возможности для интерактивного моделирования движения в гравитационном, электростатическом магнитном или любых других полях, а также движения, вызванного всевозможными видами взаимодействия объектов.

Нетрадиционные образовательные результаты, которые достигаются при применении компьютерного моделирования:

Учащимся предоставляется возможность индивидуальной исследовательской работы с компьютерной моделью, в ходе которой они могут самостоятельно ставить эксперименты, быстро проверять свои гипотезы, устанавливать закономерности.

Учащимся предоставляется индивидуальный темп обучения.

Учащиеся приобретают навыки оптимального использования персонального компьютера как обучающего средства.

Учитель получает возможность провести быструю индивидуальную диагностику результативности процесса обучения;

        Таким образом, можно сказать, что использование компьютерных моделей при решении задач и проведении лабораторных работ наиболее оправдано. Одним из основных преимуществ использования компьютера в обучении является дифференциация и индивидуализация процесса обучения. Пусть каждый ученик выполняет своё персональное задание и в своём ритме. При этом не так уж страшно, что одни ученики сделают больше, а другие меньше, важно лишь, чтобы каждый учащийся работал в полную силу и получал от этого удовлетворение.

 Но самое главное, самое принципиально новое в процессе обучения заключается в том, что школьники получают возможность не только строить идеальные модели и изучать их свойства, но и работать с этими моделями как с реальными сущностями».

 Методика работы с компьютерным курсом по составлению отчета по лабораторным исследованиям:

                                              Технологическая карта