Применение компьютерных моделей при решении физических задач

В данной статье рассмотрены вопросы решения задач с использованием компьютерных моделей, способствующих развитию самостоятельности учащихся. Из практического опыта применения на занятиях задач с использованием компьютерных моделей отмечается высокая заинтересованность учащихся и повышение качества знаний и умений.

Одним из самых важных элементов процесса обучения физике является решение задач. Во время решения задач учащиеся учатся применять законы и формулы физики, познают особенности и границы их применения, лучше понимают рассматриваемое физическое явление. При решении задач у учащегося развиваются способности к анализу, учащийся учится рассуждать, делать выводы и находить ответы на поставленные вопросы. Преподаватель, анализируя умение решать задачи, может сделать выводы о том, насколько хорошо учащийся усвоил материал.

Невозможно усвоить курс физики без решения физических задач. Большинство учителей физики уделяют значительное внимание решению задач.

В методической и учебной литературе под задачами обычно понимают целесообразно подобранные упражнения, главное назначение которых заключается в изучении физических явлений, формировании понятий, развитии физического мышления учащихся и привитии им умений применять свои знания на практике [1].

Одна из основных целей преподавателя физики - научить решать физические задачи, одновременно это является одной из сложнейших педагогических проблем. Для достижения данной цели преподаватель должен заинтересовать учащихся, что бы у них появилась реальная мотивация решить ту или иную задачу. Одним из способов решения этой проблемы является применение компьютерных моделей при решении физических задач.

Компьютерные модели - эффективное средство познавательной деятельности учащихся, которые открывают для учителя широкие возможности по совершенствованию урока. Преподаватель получает в свои руки мощный педагогический инструмент. Наглядность, широкие возможности по заданию параметров явления и их снятию, возможность наглядно показать физические явления и процессы, которые нельзя наблюдать в действительности и натурном эксперименте в условиях проведения урока в школе, возможность исследовать физические явления и ставить различные эксперименты, не представляющие опасности для здоровья учащихся, это все относится к сильным сторонам компьютерных моделей. Учащиеся получают возможность самостоятельно менять параметры модели, при этом сразу получая результат. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет существенно экономить время как при подготовке к урокам, так и на самих уроках.

Решение задач с использованием компьютерных моделей способствует развитию самостоятельности учащихся. Учащийся решает те или иные задачи самостоятельно, при этом повышается его интерес к предмету.

Из практического опыта применения на занятиях задач с использованием компьютерных моделей отмечается высокая заинтересованность учащихся и повышение качества знаний и умений. На протяжении уроков с использованием компьютерных моделей учащиеся проявляют высокую работоспособность. Использование этих уроков положительно отражается на поддержании мотивации познавательной деятельности, что в свою очередь ведет к повышению успеваемости. Учитель получает возможность делать уроки интересными и наглядными, удерживать внимание учащихся на материале при помощи интересного и оригинального способа подачи материала.

Учащимся предоставляются широкие исследовательские и познавательные возможности, результатом чего учащиеся превращаются из наблюдателей экспериментов в активных участников.

Можно выделить следующие виды задач с использованием компьютерных моделей [2]:

  1. Ознакомительное задание. Задания данного типа позволяют учащимся понять назначение модели и освоить её управление. Задание содержит инструкции по использованию модели и контрольные вопросы.
  2. Компьютерные эксперименты. После того как компьютерная модель освоена, имеет смысл предложить учащимся 1-2 эксперимента. Такие эксперименты позволяют учащимся глубже вникнуть в физический смысл происходящего на экране.
  3. Расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой. На данном этапе учащимся уже можно предложить задачи, которые вначале необходимо решить без использования компьютера, а затем проверить полученный ответ, поставив компьютерный эксперимент. При составлении таких задач необходимо учитывать как функциональные возможностимодели, так и диапазоны изменения числовых параметров. Следует отметить, что, если эти задачи решаются в компьютерном классе, то время, отведённое на решение любой из задач, не должно превышать 5-8 минут. В противном случае, использование компьютера становится малоэффективным. Задачи, требующие более длительного времени для решения, имеет смысл предложить учащимся для предварительной проработки в виде домашнего задания и/или обсудить эти задачи на обычном уроке в кабинете физики, и только после этого использовать их в компьютерном классе [3].
  4. Неоднозначные задачи. В рамках этого задания учащимся предлагается решить задачи, в которых необходимо определить величины двух параметров. При решении такой задачи учащийся должен вначале самостоятельно выбрать величину одного из параметров с учётом диапазона, заданного авторами модели, а затем решить задачу, чтобы найти величину второго параметра, и только после этого поставить компьютерный эксперимент для проверки полученного ответа. Понятно, что такие задачи могут иметь множество решений.
  5. Задачи с недостающими данными. При решении таких задач учащийся вначале должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи, находит его величину с помощью модели, и далее решает задачу.
  6. 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. На первых порах это могут быть задачи, составленные по типу уже решённых на занятиях, а затем и нового типа, если модель это позволяет.
  7. Экспериментальные задачи. Учащимся можно предложить задание, в ходе выполнения которого им необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности. Самым сильным учащимся можно предложить самостоятельно сформулировать такие закономерности. Заметим, что в особо сложных случаях, учащимся можно помочь в составлении плана необходимых экспериментов или предложить план, заранее составленный учителем.
  8. 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.
  9. Качественные задачи. Некоторые модели вполне можно использовать и при решении качественных задач.

Разработанные задачи были апробированы в Костанайском социально-техническом колледже. Занятия проводились, как обычные, срешением задач в тетрадях и у доски, так и с применением компьютерных моделей на мультимедийной доске.

На занятиях с применением компьютерных моделей была отмечена высокая заинтересованность учащихся и повышение качества знаний и умений. На протяжении занятий учащиеся проявляли высокую работоспособность. Один из отстающих учащихся, который был неактивным на занятиях и занимался отвлеченными делами, во время занятия с применением компьютерных моделей начал проявлять интерес и активность в процессе обучения. Положительный эффект сохранялся и на последующих занятиях без применения компьютерных моделей.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Смирнова Е. М. Влияние новых информационных технологий на методическую систему обучения физике. [В Интернете] http://www.iro.yar.ru:8101/resource/distant/information_technology/raspr_konf er/tezisy_poshex/sec_2/smirnova_em.htm.
  2. Мастронас З. П., Синдеев Ю. Г.,. Физика: методика и практика преподавания. Серия "Книга для учителя". Ростов на Дону : "Феникс", 2010.
  3. Сб. РГПУ им. А.И. Герцена "Компьютерные модели в школьном курсе физики". СПб: б.н., 2001.
  4. Каменецкий С. Е., Пурышева Н. С., Важеевская Н.Е. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. М.: Издательский центр "Академия", 2000.
Год: 2015
Город: Костанай