Характеристика основних методів сучасного викладання фізики. Моделювання як процес дослідження об’єктів пізнання за допомогою їх моделей. Розгляд особливостей використання табличного процесора EXCEL для обробки результатів лабораторних робіт з фізики.
Дослідження, проведені В.Швець [20], розкривають особливості використання табличного процесора EXCEL для обробки результатів лабораторних робіт з фізики для лінійних та нелінійних залежностей. В процесі пізнання модель іде слідом за обєктом, будучи певною його копією, а у відтворенні, конструванні, навпаки, обєкт йде слідом за моделлю, копіюючи її. До обємного розділу «Електричний струм» входять підрозділи: електричний струм; дії електричного струму; електрична провідність матеріалів: провідники, напівпровідники та діелектрики; струм у металлах; електричне коло; джерела електричного струму; гальванічні елементи; акумулятори; сила струму; амперметр; вимірювання сили струму; електрична напруга; вольтметр; вимірювання напруги; електричний опір; залежність опору провідника від його довжини, площі поперечного перерізу та матеріалу; питомий опір провідника; реостати; залежність опору провідників від температури; закон Ома для однорідної ділянки електричного кола; зєднання провідників; розрахунки простих електричних кіл; робота і потужність електричного струму; закон Джоуля-Ленца; електронагрівальні прилади; електричний струм в розчинах і розплавах електролітів; кількість речовини, що виділяється під час електролізу; застосування електролізу у промисловості та техніці; струм у напівпровідниках; електропровідність напівпровідників; залежність струму в напівпровідниках від температури; термістори; електричний струм у газах; самостійний і несамостійний розряди; застосування струму в газах у побуті, в промисловості, техніці; безпека людини під час роботи з електричними приладами і пристроями. Передбачено проведення таких лабораторних робіт, як «Вимірювання сили струму за допомогою амперметра»; «Вимірювання електричної напруги за допомогою вольтметра»; «Вимірювання опору провідника за допомогою амперметра і вольтметра»; «Вивчення залежності електричного опору від довжини провідника і площі його поперечного перерізу, матеріалу провідника»; «Дослідження електричного кола з послідовним зєднанням провідників»; «Дослідження електричного кола з паралельним зєднанням провідників»; «Вимірювання потужності споживача електричного струму»; «Дослідження явища електролізу». Розділ «Магнітне поле» включає в себе вивчення таких тем, як постійні магніти; магнітне поле Землі; взаємодія магнітів; магнітна дія струму; правило лівої руки; магнітне поле провідника зі струмом; магнітне поле котушки зі струмом; електромагніти; дія магнітного поля на провідник зі струмом; електричні двигуни; гучномовець; електровимірювальні прилади; електромагнітна індукція; досліди Фарадея; явище електромагнітної індукції.У курсовій роботі розглядається актуальне питання методики викладання фізики - використання компютерного моделювання фізичних процесів, зокрема використання компютерних моделей під час лабораторних робіт з електростатики. На початку розкриття проблеми моделювання лабораторних робіт з електростатики, ми поставили собі за мету створити компютерні моделі фізичних процесів у навчально-виховному процесі та поставили перед собою ряд завдань. А саме, визначити етапи розробки проблеми в науково-методичній літературі, розкрити роль і місце моделювання у навчанні фізики, здійснити та обґрунтувати вибір програмного забезпечення для навчання моделювання, розробити лабораторні роботи з електростатики. Моделювання розглядається як допоміжний метод при вивченні складних фізичних процесів і явищ. Аналізуючи наукові праці, присвячені даній проблемі, можна визначити напрями застосування компютерного моделювання на уроках фізики: моделювання фізичних явищ і процесів, обробка експериментальних даних лабораторних робіт, розвязування задач, науково-дослідна робота учнів.Обладнання: джерело струму, реостат, вимикач, амперметр, вольтметр, зєднувальні провідники, мідна дротина, дротина з невідомого матеріалу, лінійка, табличний процесор MS Excel. Електричний опір - фізична величина, що характеризує протидію, яку чинить провідник на проходження електричного струму, називається електричним опором. Опір можна розрахувати, виходячи з закону Ома: (1), звідки значення опору дорівнюватиме: (2). Питомий опір речовини - це фізична величина, яка характеризує електричні властивості даної речовини й чисельно дорівнює опору виготовленого з неї провідника завдовжки 1 м і площею поперечного перерізу 1м2. На практиці здебільшого мають справу з провідниками, площі поперечних перерізів яких досить малі.Обладнання: мідний вольтаметр (рис.1), акумуля тор, амперметр, реостат, ключ, зєднувальні провідники, терези, важки, годинник, розчин мідного купоросу, табличний процесор MS Excel. Позитивно заряджені іони міді під дією електричного струму будуть переміщуватися до катода, де отримають електрони і виділяться на ньому у вигляді нейтральних атомів міді (рис. Нехай за час t через електроліт буде перенесено заряд . Кількість іонів N дорівнює кількості атомів речовини, що виділиться на електроді, а маса виділеної речовини де m0 - маса одного атома, ; m - молярна маса речовини. Якщо у вираз
Вывод
У курсовій роботі розглядається актуальне питання методики викладання фізики - використання компютерного моделювання фізичних процесів, зокрема використання компютерних моделей під час лабораторних робіт з електростатики.
На початку розкриття проблеми моделювання лабораторних робіт з електростатики, ми поставили собі за мету створити компютерні моделі фізичних процесів у навчально-виховному процесі та поставили перед собою ряд завдань. А саме, визначити етапи розробки проблеми в науково-методичній літературі, розкрити роль і місце моделювання у навчанні фізики, здійснити та обґрунтувати вибір програмного забезпечення для навчання моделювання, розробити лабораторні роботи з електростатики.
Аналізуючи літературні джерела, бачимо, що проблема компютерного моделювання є актуальною, і нею цікавиться досить велика кількість науковців. Моделювання розглядається як допоміжний метод при вивченні складних фізичних процесів і явищ.
Аналізуючи наукові праці, присвячені даній проблемі, можна визначити напрями застосування компютерного моделювання на уроках фізики: моделювання фізичних явищ і процесів, обробка експериментальних даних лабораторних робіт, розвязування задач, науково-дослідна робота учнів.
Компютерне моделювання відіграє значну роль в процесі навчання фізики. Адже використання моделей і аналогій, віртуального (компютерного і мисленого) експерименту перетворює навчальний процес у доступний, наочний, полегшує розуміння змісту багатьох фізичних процесів та їх закономірностей, розвиває логічне мислення, уяву та творчі здібності.
Для навчання моделювання ми обрали табличний процесор MS Excel, так як даний програмний продукт не вимагає від користувача знань мов програмування та складання програм з виведенням результатів у графічній формі. Має вбудовані функції, призначені для обчислень інтегралів, диференціальних рівнянь, системи лінійних рівнянь, проведення операцій над матрицями тощо. В комірки можна додавати графічну інформацію, анімації, що є дуже зручно при використанні програмного забезпечення на лабораторних роботах з фізики. Табличний процесор ідеально підходить для навчання учнів початкового моделювання.
Аналізуючи шкільну програму, визначили, що розділу «Електричне поле» є значно обємним за інші розділи, що вивчаються в 9 класі та містить складний матеріал. В цьому розділі найбільше запропоновано лабораторних робіт, які потребують громіздких обчислень.
Тому для даного розділу розроблені лабораторні роботи «Вивчення залежності електричного опору від довжини провідника і площі його поперечного перерізу, матеріалу провідника», «Дослідження явища електролізу». Кожна лабораторна робота складається з двох частин: експериментальної та дослідницької.
В експериментальній частині роботі учень відповідно до вказівок до виконання лабораторної роботи виконує експеримент, знімає показики приладів, при необхідності змінює вхідні параметри та достатню кількість раз проводить експеримент над досліджуваним явищем або обєктом.
В дослідницькій частині учень працює виключного з табличним процесором MS Excel. Дослідницька частина передбачає дві форми роботи учня: просту та складну. При роботі в простій формі, учень відкриває електронну таблицю з заздалегідь внесеними вчителем у відповідні комірки формулами, вводить отримані під час експериментальної частини дані та отримує результат. Складна форма роботи учня - це коли він самостійно на чистому аркуші електронних таблиць створить таблицю, до комірок якої внесе отримані під час експериментальної частини лабораторної роботи дані, за відповідними формулами та можливостями табличного процесора MS Excel проведе обчислення, порівняє їх із обчисленнями, які отримано іншим учнем, який працював з простою формою та зробить відповідні висновки. Складна форма роботи стимулює школярів до актуалізації знань не тільки з фізики, а й інформатики. Учень активно мислить, приймає рішення, використовує причинно-наслідкові звязки тощо. Така форма роботи формує початкові дослідницькі вміння учня.
Розроблені лабораторні роботи акцентують увагу учнів до знань та використання основних формул, які застосовуються в даній роботі. Тобто, лабораторна робота не перетинається з лабораторною роботою з інформатики, учні демонструють свої знання з фізики і лише елементарні знання з інформатики, зокрема робота з табличним процесором MS Excel.
Список литературы
1.Антикуз О.В. Розвязування задач з фізики за допомогою табличного редактора MS EXCEL/О.Антикуз// Копмютер у школі та сімї. - 2008. - №1. - ст.35-39.
3.Книжкова полиця. Все для вчителя фізики. Бланк для виконання лабораторної роботи "Залежність опору провідника від матеріалу та геометричних розмірів." 9 клас. [веб-ресурс] - режим доступу: http://kuv.at.ua/index/vchitelju_fiziki/0-24
4.Кухарчук Р.П. Віртуальний демонстраційний експеримент під час вивчення електроніки. Компютерне моделювання в освіті/ Матеріали Всеукраїнського науково-методичного семінару: Кривий Ріг, 29 березня 2005 р. - Кривий Ріг: КДПУ, 2005. - 84 с.
5.Кухарчук Р.П. Дослідження напівпровідникових приладів за допомогою персонального компютера.
6.Лабораторна робота Дослідження явища електролізу. [веб-ресурс] - режим доступу: http://sp.bdpu.org/theory/vpsergienko/4_Elektrodinamika/43_Strum_u_seredovischah/elchp13.html
7.Модель (загальне значення). Вікі-енциклопедія [веб-ресурс] - режим доступу: http://uk.wikipedia.org/Модель_(загальне значення).html
8.Олефір Л. Застосування ІКТ для моделювання фізичних явищ./Л.Олефір.
9.Олефір Л.А. Застосування компютерного моделювання в процесі навчання фізики в загальноосвітній школі. Компютери у навчальному процесі. ІІ Всеукраїнська студентська наукова Інтернет-конференція 28-29 квітня 2011 р. (тези доповідей). - Умань, 2011. - 239 с.
10.Олефір Л.А. Компютерне моделювання в шкільному лабораторному практикумі з фізики. Матеріали міжвузівської науково-практичної конференції «Наукова діяльність студентів як шлях формування їх професійних компетентностей» (НПК-2010), м.Суми, 9 грудня 2010 р. - Суми: Вид-во СУМДПУ імені А.С.Макаренка, 2010. - 186 с.
11.Панченко Л. Математичне моделювання як метод наукового дослідження і навчального пізнання/ Л.Панченко// Математика в школі. - 2008. - №11. - с.12-19.
12.Поняття моделі, моделювання, основні типи моделювання.[веб-ресурс] - режим доступу: http://cmodel.in.ua/navchalnimaterialu/teor_vidomosti/9-teoriya.html
13.Теплицький І.О. Елементи компютерного моделювання: навчальний посібник. - Кривий Ріг: КДПУ, 2010. - 264 с., іл.
14.Теплицький І.О. Компютерне моделювання механічних рухів у середовищі електронних таблиць /І.Теплицький, С.Семеріков// Фізика та астрономія в школі. - 2002. - №5. - с.41-46.
15.Теплицький І.О. Навчальний посібник «Елементи компютерного моделювання»// Матеріали Всеукраїнського науково-методичного семінару «Компютерне моделювання в освіті»: Кривий Ріг, 29 березня 2005 р. - Кривий Ріг: КДПУ, 2005. - С. 71-73.
16.Теплицький І.О. Необмежені можливості та можливі обмеження застосувань компютера у фізичному лабораторному експерименті./І.Теплицький, С.Семеріков// Фізика та астрономія в школі. - 2004. - №2. - с.47-49.
17.Триус Ю.В. Програмне забезпечення для дослідження лінійних моделей оптимізації/ Ю.В. Триус, С.В. Бойко// Матеріали Всеукраїнського науково-методичного семінару «Компютерне моделювання в освіті»: Кривий Ріг, 29 березня 2005 р. - Кривий Ріг: КДПУ, 2005. - С. 74-75.
18.Фізика 9 клас. Шкільна програма. [веб-ресурс] - режим доступу: http://www.parta.com.ua/ukr/school_program/9/physics/
19.Хазіна С.А. - Компютерне моделювання фізичного процесу у різних програмних середовищах. [веб-ресурс] - режим доступу: http://cmodel.in.ua/katalog_statei/publicacii_hazinoi/8_Khazina_NPU.pdf
20.Швець В. Застосування пакета EXCEL для обробки даних лабораторних робіт/ В.Швець// Фізика та астрономія в школі. - 2003. - №6. - с.50-53.
21.Лабораторна робота Дослідження явища електролізу. [веб-ресурс] - режим доступу:http://sp.bdpu.org/theory/vpsergienko/4_Elektrodinamika/43_Strum_u_seredovischah/elchp13.html
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
