Компьютерные технологии на уроках физики

Разделы: Физика, Информатика


Формированию творческой личности, способной решать задачи в нестандартных условиях, гибко и самостоятельно использовать приобретенные знания в разнообразных жизненных ситуациях, способствуют информационные компьютерные технологии, используемые при изучении физики.

Современная тенденция компьютеризации школы и общества, несомненный рост интереса учащихся к самим компьютерам создают реальную основу для более широкого использования в обучении компьютерных технологий.

Компьютерные технологии легко вписываются в традиционный урок, который становится помощником не только учеников, но и учителя. Применяя компьютер на уроках физики, учащиеся получают возможность использовать свои навыки и умения при изучении реальных объектов и явлений. С его помощью можно объяснять теоретический материал, показывая анимации, видеофрагменты, графические изображения, моделировать физические процессы и явления, проводить измерения и исследования, демонстрировать на экране компьютера многие физические эффекты, которые невозможно показать учащимся класса. Использование компьютерного моделирования предоставляет возможность визуализации реального явления природы с поэтапным его рассмотрением. С помощью компьютеров можно производить за короткое время сложные и громоздкие расчеты, рисовать графические объекты, моделировать поведение сложных физических систем и следить за их эволюцией на экране компьютера, чуть ли не в режиме реального времени.

Стандартное экспериментальное оборудование физического кабинета чаще всего позволяет наблюдать лишь результаты опытов и трактовать новые понятия на основе выводов из них, а сам механизм протекающих процессов остается нераскрытым. Многие из фундаментальных опытов рассматриваются в описательном плане. В школьном курсе физике необходима опора на зрительные образы для формирования других производных понятий, они предают главным образом пространственное, изменяющееся со временем расположение.

Возможности компьютера позволяют варьировать условиями эксперимента; самостоятельно конструировать модели установок и наблюдать за их работой; производить расчеты в автоматическом режиме.

Примеры использования компьютерных моделей

“Ускорение”

Ускорение – одно из важнейших кинематических понятий. Оно является совершенно новым для учащихся 9 класса и должно быть подробно разъяснено. При изучении материала данной темы стараемся проводить уроки в компьютерном классе. После объяснения материала каждый учащийся работая индивидуально за своим компьютером, может менять параметры движения мальчика (начальную скорость и ускорение), следить за тем, что происходит с векторами скорости и ускорения. Также на данной модели (Рис.1) можно наблюдать построение графиков (s(t) и v(t)) по ходу движения мальчика. После проведения такого эксперимента каждый учащийся составляет задачу по данным, представленным у него на экране, пишет к ней решение и строит графики скорости и перемещения.

Рис. 1

“Модели атомов”

При изучении данной темы после ознакомления учащихся с различными моделями атома рассматривается анимация опыта Резерфорда (Рис. 2). Данная анимация идет со звуковым сопровождением, поэтому учащихся просим внимательно слушать, что говорит диктор. Проверка домашнего задания по данной теме проводится следующим образом: включается анимация опыта Резерфорда, выключается звук и отвечающий должен дать комментарий происходящему на экране.

Использование компьютеров в учебном процессе позволило нам обеспечить выбор учащимися содержания учебного материала и проконтролировать весь процесс учебной деятельности учеников, а не только его конечную стадию; регулировать учебный материал для каждого ученика в индивидуальном порядке в зависимости от их способностей и интересов.

Рис. 2

Виртуальные лабораторные работы

Практика использования виртуальных лабораторных работ с самого начала показала, что они выступают богатой инновационной формой, интегрирующей в себе разноплановые межпредметных знания и множество видов учебной работы школьников. Компьютер привлекается не только для вычислений, которые включаются в общую схему изложения предмета, но и выступает как непосредственный инструмент исследования.

В нашей работе мы использовали “Виртуальную физическую лабораторию”, выпущенную издательством “Дрофа”. “Лабораторные работы по физике” предназначены для выполнения лабораторных работ 7-11 классов, предусмотренных школьной программой. Учащиеся на уроках с удовольствием работают с компьютером, данная программа удобна в использовании, инструкции даны в доступной форме и в поэтапном изложении, есть возможность вернуться к началу работы и повторить эксперимент для лучшего усвоения материала. Лабораторные работы дополняют новый материал, эти работы можно использовать для изучения нового материала и для его закрепления.

Например, при изучении темы “Свободные механические колебания” учащимся предлагается (предварительно разделив их на группы) поработать с лабораторной работой “Изучение колебаний математического и пружинного маятников” (Рис. 3), чтобы они самостоятельно сделали вывод о зависимости периода и частоты колебаний для математического маятника от длины нити; и для пружинного маятника - от массы груза и жесткости пружины.

Рис. 3

Ученики выступают в роли исследователей. Такой урок проходит более успешно, учащиеся активно “поглощают” полученные самостоятельно знания. Следует отметить, что обычные лабораторные работы по физике также проводятся, а компьютер применяется тогда, когда традиционные методы получения учебной информации или неэффективны, или невозможны.

С нашей точки зрения, этот вид эксперимента дополняет учебный эксперимент на всех этапах деятельностного обучения, так как он способствует развитию пространственного воображения и творческого мышления.

Использование компьютерного моделирования не должно подменить реальные физические эксперименты. Несколько условный характер отображения результатов компьютерного моделирования можно компенсировать демонстрацией видеозаписей реальных экспериментов, которые дают адекватное представление о реальном протекании физических явлений.

Библиографический список

  1. Ездов, А.А. Лабораторные работы по физике с использованием компьютерных моделей // Информатика и образование. – 1996. - №1. – С. 58-60.
  2. Икренникова, Ю.Б. Компьютерный лабораторный практикум по физике как средство применения компьютерных технологий в учебном процессе: автореф. дис. ... канд. пед. наук. – М., 2004. – 23 с.
  3. Уфимский, Р.В. Формирование компетентностного выпускника общеобразовательной школы средствами физического и компьютерного эксперимента / В.А. Степанов, Н.Б. Федорова, Р.В. Уфимский // Школа будущего (учебно-методический журнал), №4. – 2009. – С.87-94.

11.11.2015