Форма урока: Интегрированный урок (информатика + физика).
Тип урока: Комплексное применение знаний и способов действий. Обобщение и систематизация знаний и способов действий в сочетании с элементами исследовательской практической работы.
1 урок: объяснительно-иллюстративный;
2 урок: практическая работа по разработке компьютерного моделирования.
Цель: сформировать у учащихся понятие моделирования как метода познания.
Задачи урока:
- Образовательная: познакомить с понятиями "компьютерное моделирование"; применение теоретических знаний на практике.
- Развивающая: развивать у обучающихся исследовательские умения на основе освоения технологии компьютерного моделирования, используя знания, навыки и умения решения задач из курса физики; продолжать развивать у обучающихся осознание социальной и практической значимости учебного материала; обеспечение развития у обучающихся умений сравнивать и классифицировать познавательные объекты.
- Воспитательная: воспитывать интерес к творческий и исследовательский работе; повышение мотивации обучающихся за счет интегрированности с другими предметами.
Методы:
- информационный (словесный);
- наглядный;
- иллюстративный;
- репродуктивный.
Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.
Программно-дидактическое обеспечение: ПК, программы Power Point, Excel и "Упругий удар" (работу с моделью упругого удара разработал Ершов М.Г., s15@mail.perm.ru ), авторская презентация по данной теме (используется в качестве сопроводительного материала лекции), навесной экран, проектор.
Этапы урока:
- актуализация знаний;
- электронное тестирование учащихся;
- постановка цели урока и мотивация учебной деятельности;
- объяснение нового материала, сопровождающееся электронным пособием;
- обобщение и систематизация понятий для выполнения практической работы;
- подведение итогов;
- домашнее задание.
Требования к знаниям и умениям:
Учащиеся должны знать:
- основные понятия "модель", "моделирование", "система", "системный анализ", "информационная модель";
- "виды моделей, их классификацию;
Учащиеся должны уметь:
- приводить примеры различных моделей;
- знать отличительные признаки различных моделей.
Ход урока
I. Актуализация знаний.
Тема нашего урока "Моделирование как метод познания" (открывается 1 слайд презентации) На предыдущих занятиях вы познакомились с такими понятиями, как: модель, моделирование, виды моделей, классификация моделей. Домашним заданием было повторить весь изученный материал по теме "Моделирование".
II. Электронное тестирование учащихся.
Чтобы проверить домашнее задание, я предлагаю Вам ответить на вопросы электронного теста (Приложение 1). Перед началом работы учащиеся прослушивают инструкцию по выполнению теста. Тест состоит из 8 вопросов. Оценка зависит от количества правильных ответов, каждый правильный ответ - 1 балл. Вам дается только одна попытка, будьте внимательны, не торопитесь. Время на тест 7 минут.
III. Постановка целей урока.
1. Что такое компьютерный эксперимент?
2. Какое значение имеет тестирование модели?
IV. Изложение нового материала.
Как мы уже знаем, моделирование - это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. (открывается 2 слайд презентации)
Вопрос: Как Вы думаете, что можно моделировать?(Ответ: Объекты, явления, процессы, поведение ).
Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия. Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т.д.(открывается 3 слайд презентации)
Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. (открывается 4 слайд презентации). В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии - их химический состав, в биологии - строение и поведение живых организмов и так далее.
География, военное дело, строительство невозможны без информационных моделей поверхности Земли в виде карт, плана местности. Различные типы географических карт (политические, физические и пр.) представляют информационные модели, отражающие различные особенности земной поверхности, то есть один и тот же объект отражают несколько моделей. (открывается 5 слайд презентации)
Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.
Конечно, никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается иногда единственным инструментом исследования.
Итак, мы с вами выяснили, что моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека. Моделирование всегда предшествует любому делу в той или иной формы. Моделирование позволяет обоснованно принимать решение о том, как совершенствовать привычные объекты, надо ли создавать новые, как изменять процессы управления.
Когда мы беремся за какую-либо работу, то сначала мы четко представляем себе отправной путь деятельности - прототип (открывается 6 слайд презентации). Далее мы продумываем эти этапы (этапы моделирования), выполняем её (моделируем) и принимаем решение. В результате мы получаем либо новый объект, либо улучшаем существующий, либо получаем о нем дополнительную информацию.
А сейчас рассмотрим этапы моделирования. (открывается 7 слайд презентации)
| Этапы | Краткое описание |
| 1 Этап. Постановка задачи. |
Задача - это некоторая проблема, которую необходимо решить. |
| - описание задачи | Проблема формулируется на обычном
языке и описание должно быть понятным. Главное
определить объект моделирования и представить
результат. Все задачи по характеру постановки делятся на две группы: первая группа- задачи, в которых требуются исследовать изменение характеристик объекта в данном диапазоне с некоторым шагом или исследовать , как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него. Постановка такой задачи звучит "Что будет, если:?". Вторая группа- задачи, в которых необходимо выяснить, какое надо произвести действие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию. Постановка такой задачи звучит "Как сделать чтобы:?". |
| - цель моделирования | Цель показывает, для чего необходимо создать модель. Цели моделирования менялись в ходе развития человеческого общества. |
| - анализ объекта | Анализ объекта подразумевает четкое выделение моделируемого объекта и его основных свойств. Этот процесс называется системным анализом и мы его рассматривали. |
| 2 Этап. Разработка модели. |
После того, как выполнен системный анализ объекта, можно приступать к построению его информационной модели. |
| - информационная модель | Одним из основных действий при построении информационной модели является сбор различной информации об объекте. В зависимости, от того с какой целью исследуется объект, какими средствами и знаниями обладает человек, будет получена разная по объему и содержания информация. |
| - математическая (знаковая) модель | Когда мы определились с объектом и содержанием данных, необходимых для построения информационной модели, а так же определили все связи между компонентами объекта, можно представить информационную модель в знаковой форме. |
| - компьютерная модель | При построении компьютерной модели необходимо правильно выбрать программную среду. Тогда легко можно преобразовать знаковую информационную модель в компьютерную и провести эксперимент. |
| 3 Этап. Компьютерный эксперимент - план моделирования - технологии моделирования |
После того, как модель создана,
необходимо выяснить ее работоспособность или
внедрить в производство. Для этого нужно
провести эксперимент. До появления компьютеров
все эксперименты проводились либо в
лабораторных условиях, либо на настоящем образце
изделия. При этом натуральные и лабораторные
эксперименты требовали больших затрат средств и
времени. С развитием вычислительной техники появился новый метод исследования - компьютерный эксперимент. Он основан на тестирование модели. Тестирование- процесс проверки правильности построения и функционирования модели. Тест- набор исходных данных, для которых результат известен заранее. |
| 4 Этап . Анализ результата моделирования. - результаты соответствуют цели - результаты не соответствуют цели |
Конечный этап моделирования - принятие
решения. Этот этап решающий - либо вы
заканчиваете исследование, либо продолжаете.
Этап анализа результатов не может существовать
автономно. Полученные выводы часто приводят к
проведению дополнительных экспериментов или
изменению модели. Основой для принятия решения служат результаты тестирования. Если они не соответствуют целям поставленной задачи, значит, были допущены ошибки на предыдущих этапах. Причины могут быть разными. Ошибки необходимо выявить и исправить. Процесс продолжается до тех пор, пока результаты эксперимента не станут отвечать целям моделирования. Главное, надо всегда помнить: выявленная ошибка - то же результат! |
Вопрос: Какие программные средства можно использовать для создания модели?
V. Закрепление изученного: (открывается 8 слайд презентации)
Практическая работа "Моделирование движения тележек". (Приложение 2).
1 этап. Описание задачи.
Задача.
Тележки с разным грузом едут навстречу друг другу, ударяются и откатываются назад. Экспериментально установить от каких величин зависит движение тележек в одну сторону, найти условие, при котором не будет столкновения, найти импульс тела.
Цель моделирования исследовать процесс движения тележек.
2 этап. Разработка модели.
Информационная модель.
С помощью компьютерной модели определить как масса и скорость тележек влияют на импульс тела, на направления тележек. Найти условие, при котором не будет столкновения. Найти условие, при котором тележки будут двигаться одновременно в одну сторону.
Математическая модель.
Записать формулу для расчета импульса тела до столкновения и после столкновения.
Компьютерная модель.
В программе Excel разработать таблицу " Моделирование движения тележек", где информационная и математическая модель объединяются в таблицу, которая содержит три области:
- исходные данные (масса, скорость до удара); - промежуточные расчеты (скорость после удара);
- результаты (импульс тележек по формуле).
3 этап. Компьютерный эксперимент.
Провести тестовые расчеты компьютерной модели (для моделирования открыть папку "Физика упругий удар") и заполнить таблицу "Моделирование движения тележек".
План моделирования
Эксперимент 1
Исследовать движение столкновения тележек с разными массами (скорость не меняется, а масса меняется). Построить график компьютерного исследования.
3 эксперимента.
Эксперимент 2
Исследовать зависимость скорости движение тележек от массы (масса не меняется, скорость меняется). Построить график компьютерного исследования.
3 эксперимента.
Эксперимент 3
Найти условие, при котором не будет столкновения.
Эксперимент 4
Найти условие, при котором тележки будут двигаться одновременно в одну сторону.
4 этап. Анализ результатов моделирования.
Исследовать результаты тестирования, полученные компьютерной моделью.
Построить график компьютерного исследования (параметры выбрать самостоятельно). Анализируя график, можно сделать вывод :::
VI. Итоги урока.
Оцениваю работу класса и называю оценки за практическую работу на уроке.
VII. Домашнее задание.
В электронной таблице построить модель, соблюдая, по возможности, основные этапы моделирования.
Задача: рассчитать минимальное количество обоев и их стоимость, необходимые для оклейки жилой комнаты размером 4х4х2,5 метра. Рулон обоев имеет ширину 55 см. и длину 10м.