Файл: Лекции_по_дисциплине.pdf

Тарова Инна Николаевна

Задачи с недостающими данными. При решении таких задач учащийся вначале должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи, самостоятельно выбрать его величину, с учѐтом диапазона его регулировки в соответствующей компьютерной модели, а далее действовать как и в предыдущем задании.

Последние два вида заданий являются как бы прелюдией к заданию, которое мы называем творческим и, в котором учащимся предоставляется максимальная самостоятельность.

Творческое задание. 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 решѐнных на уроке, а затем и нового типа, если модель это позволяет.

Предлагать творческие задания имеет смысл только тем учащимся, которые достаточно хорошо освоили модель, причѐм им надо предоставить таблицу параметров модели и пределов их изменения или предложить самим составить такую таблицу. В противном случае у них могут получиться задачи, которые нельзя будет промоделировать в компьютерном эксперименте.

Исследовательское задание. Наиболее способным учащимся можно предложить исследовательское задание, то есть задание, в ходе выполнения которого им необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определѐнные закономерности. Самым сильным ученикам 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,

Проблемное задание. 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 компьютерного эксперимента.

Качественные вопросы. Некоторые модели, особенно, если вы работаете в кабинете физики, где у вас имеется только демонстрационный компьютер, вполне можно использовать при решении качественных задач. Такие задачи или вопросы, конечно, лучше сформулировать заранее, поработав с моделью.

Заметим, что качественные вопросы и задачи удобно обсуждать в классе при использовании моделей в демонстрационном варианте. Очень оживлѐнно и заинтересованно после таких экспериментов проходит дискуссия, а полученные знания остаются в памяти надолго и не требуют закрепления и постоянного повторения. При регулярной работе с компьютерным курсом из придуманных заданий имеет смысл составить компьютерные лабораторные работы, в которых вопросы и задачи

160

Компьютерное моделирование

расположены по мере увеличения их сложности. Это занятие достаточно трудоѐмкое, но именно такие работы дают наибольший учебный эффект.

Компьютерные модели позволяют пользователю управлять поведением объектов на экране монитора, изменяя начальные условия экспериментов, и проводить разнообразные физические опыты. Некоторые модели позволяют наблюдать на экране монитора, одновременно с ходом эксперимента, построение графических зависимостей от времени ряда физических величин, описывающих эксперимент. Видеозаписи натурных экспериментов делают курс более привлекательным и позволяют сделать занятия живыми и интересными. Особо подчеркнѐм, что к каждой компьютерной модели и к каждому видеофрагменту даны пояснения физики наблюдаемых экспериментов и явлений. Эти пояснения можно не только прочитать на экране дисплея и при необходимости распечатать, но и прослушать, если ваш компьютер укомплектован звуковой картой.

Рис. 1 Общий вид программы с открытой моделью ―Лазер: двухуровневая модель‖, задачей на эту тему и теорией по теме.

Компьютерный курс назван "Открытой физикой", так как его модульный состав даѐт большую свободу в выборе компьютерных моделей и соответствующих экспериментов. В дальнейшем предполагается разработка открытых версий на основе новейших компьютерных технологий. Это позволит создавать открытые образовательные продукты для сети Internet и дистанционного образования. В перспективе учитель сможет менять наполнение курса в зависимости от своих целей, создавать собственные пояснения и задания к компьютерным моделям, сохранять начальные условия запланированных экспериментов, вводить в курс новые задачи и вопросы.

161

Тарова Инна Николаевна

Методика применения компьютерных моделей в школьном курсе физики Прежде всего, чрезвычайно удобно использовать компьютерные модели в каче-

стве демонстраций при объяснении нового материала или при решении задач. Согласитесь, что гораздо проще и нагляднее показать, как электрон в соответствии с моделью Бора перескакивает в атоме с орбиты на орбиту, что сопровождается поглощением или испусканием кванта, используя компьютерную модель, чем объяснять это при помощи доски и мела. А если учесть, что данная модель позволяет одновременно с переходом электрона на другую орбиту показать в динамическом режиме соответствующий переход на диаграмме электронных уровней, а также вид соответствующей спектральной линии, то становится ясно, что данную демонстрацию невозможно обеспечить другими средствами. Конечно, подобная демонстрация будет иметь успех, если учитель работает с небольшой группой учащихся, которых можно рассадить вблизи монитора, или в кабинете имеется проекционная техника, позволяющая отобразить экран компьютера на стенной экран большого формата подобно кодослайду (указанная техника начинает появляться в школах города). В противном случае учитель может предложить учащимся самостоятельно поработать с моделями в компьютерном классе (такая возможность уже не является экзотикой) или в домашних условиях, что иногда бывает наиболее реально.

Разумеется, дети с большим интересом повозятся с предложенными моделями, испробуют все регулировки, как правило, не особенно вникая в физическое содержание происходящего на экране. Как показывает практический опыт обычному школьнику модель может быть интересна в течение 3-5 минут в зависимости от красочности и сложности, а затем неизбежно возникает вопрос: А что делать дальше?

К сожалению, авторы программ не продумали методику использования моделей в процессе индивидуального обучения, задачи и вопросы, которые прилагаются к моделям крайне не многочисленны и не всегда удачны, то есть выбора практически нет. Что же делать, чтобы урок в компьютерном классе был не только интересен по форме, но и дал максимальный учебный эффект? Учителю необходимо заранее подготовить план работы для учащихся с выбранной для изучения компьютерной моделью, сформулировать задачи, согласованные с возможностями модели, а также желательно предупредить учащихся, что им будет необходимо ответить на вопросы или написать небольшой отчѐт о проделанной работе. Идеальным является вариант, при котором учитель в начале урока раздаѐт учащимся указанные материалы в распечатанном виде. Какие же виды учебной деятельности можно предложить учащимся при работе с компьютерными моделями?

 Прежде всего, это знакомство с моделью, то есть небольшая исследовательская работа - экскурс по устройству модели и еѐ функциональным возможностям, в которую входит знакомство с основными регулировками модели. В ходе этой работы учитель в компьютерном классе, переходя от ученика к ученику, помогает освоить модель, поясняя наиболее сложные моменты и

162

Компьютерное моделирование

задавая вопросы, отвечая на которые учащиеся глубже вникают в суть происходящего на экране.

После того как компьютерная модель освоена в первом приближении, имеет смысл предложить учащимся выполнить 1 - 3 компьютерных эксперимента. Эти эксперименты позволят учащимся научиться уверенно управлять происходящем на экране и вникнуть в смысл демонстраций.

Далее, если модель позволяет, можно предложить учащимся экспериментальные задачи, то есть задачи для решения которых не обязательно производить вычисления, а необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент. Как правило, учащиеся с особым энтузиазмом берутся за решение таких задач. Цель подобных заданий...

На данном этапе, когда учащиеся уже достаточно хорошо овладели моделью и углубили свои знания по изучаемому явлению, имеет смысл предложить 2 - 3 задачи не требующих длительного решения, которые необходимо решить без использования компьютера (некоторых учеников даже необходимо отсадить подальше от ...), а затем проверить полученный ответ, поставив эксперимент на компьютере. Задачи, правильность решения которых можно проверить, используя компьютерную модель. При составлении таких задач необходимо учитывать как функциональные возможности модели, так и диапазоны изменения числовых параметров, заложенные авторами модели. Следует отметить, что, если эти задачи решаются в компьютерном классе, то их решение не должно превышать 5 -8 минут. В противном случае работа с компьютером становится мало эффективной. Задачи, требующие более длительного решения, имеет смысл предлагать в виде домашнего задания. Задачи, требующие более длительного решения, имеет смысл предлагать для предварительной проработки в виде домашнего задания и только после этого использовать их в компьютерном классе.

Наиболее способным учащимся можно предложить исследовательские задачи, то есть задачи в ходе решения которых учащимся необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определѐнные закономерности. Самым продвинутым ученикам можно предложить самостоятельно сформулировать такие закономерности.

Творческие задания лучше предложить ученикам в виде домашнего задания. В рамках таких заданий учащиеся самостоятельно придумывают и решают задачи, а затем проверяют свои результаты в компьютерном классе.

Как начинать работать с компьютерным курсом

Идеально начинать работать с компьютерным курсом "Открытая физика 1.0" в индивидуальном режиме с одним или двумя учениками. Можно также попробовать использовать курс при работе с небольшой группой учащихся в рамках факультативных занятий. Это наиболее мягкие режимы, которые позволят вам хоро-

163

Тарова Инна Николаевна

шо освоить компьютерный курс, а также понять основные сложности, связанные с таким способом преподавания и, возможно, разработать собственные приѐмы и методики использования курса на уроках. После того, как вы достаточно хорошо освоите компьютерные модели курса, можно начинать демонстрировать опыты с их использованием при объяснении материала в классе, если, конечно, у вас есть возможность использовать монитор с экраном не менее 17 дюймов или мультимедийный проектор.

К сожалению, в данной версии компьютерного курса отсутствует функция сохранения числовых значений параметров экспериментов, поэтому у вас не будет возможности подготовить серию опытов с выбранными вами параметрами и заранее записать их в долговременную память компьютера, чтобы затем показать на уроке. Начальные условия опытов имеет смысл подобрать заранее и записать их для себя на бумаге, чтобы на уроке не возникало заминок или невразумительных экспериментов. На уроке же вам придѐтся заново устанавливать выбранные значения параметров, что при работе в классе не всегда удобно. Поэтому, если для вас не важны начальные условия хотя бы некоторых экспериментов, то лучше оставить их такими, какими предлагают авторы курса. В этом случае, после открытия окна модели для демонстрации эксперимента достаточно нажать кнопку "Старт".

При использовании моделей для демонстрации экспериментов, постарайтесь привлечь кого-нибудь из учащихся в качестве помощника, так как, особенно на первых порах, вам будет достаточно сложно манипулировать мышью и одновременно давать необходимые пояснения классу. Конечно, необходимо заранее подготовить подробный план демонстраций и объяснить помощнику, что и в какой момент от него потребуется. Лучше всего дать ему список экспериментов с указанием начальных условий, тогда он сможет подготовить очередной опыт, пока вы обсуждаете с классом результаты предыдущего эксперимента или какой-нибудь другой вопрос.

И только после того как компьютерный курс вами будет более или менее освоен, имеет смысл начинать с ним работать в компьютерном классе с большой группой учащихся

Как проводить первые уроки в компьютерном классе.

Следует особо отметить, что на первых уроках в компьютерном классе, желательно присутствие, особенно в течении первых 10-15 минут, учителя информатики или коллеги, знакомого со спецификой класса, так как наверняка будут возникать технические сбои и неполадки, даже если накануне вы всѐ проверили и убедились в полной исправности оборудования и программного обеспечения (испытано не один раз, особенно на открытых уроках).

В компьютерном классе с большой группой ребят лучше начинать с фрагмента урока длительностью не более 10-15 минут, причѐм обязательно следует учесть, что все правила работы, а также задания, которые учащиеся будут должны выполнить, необходимо разъяснить им до того, как они сели за компьютеры. Это даже

164