МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ НА ОСНОВЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИКЛАДНОГО ПАКЕТА

«ОТКРЫТАЯ ФИЗИКА»

Куплинов В.Н.

Кандидат технических наук, учитель физики

ГБОУ СОШ №323 г. Москвы

Стратегия модернизации российского образования предусматривает приоритетность использования новых информационных технологий в учебном процессе, а также усиление практической ориентации и инструментальной направленности общего среднего образования [1].

Для использования компьютера на уроках физики необходимы обучающие программы, которые позволяют отрабатывать алгоритмы решения физических задач, моделируют физические явления, то есть служат созданию своеобразной физической лаборатории, в которую можно «впустить» учащихся для самостоятельного экспериментирования, позволяют демонстрировать весьма тонкие физические эффекты, ранее не доступные для демонстрации в кабинете физики. На сегодняшний день существует достаточное количество образовательных программ по моделированию физического эксперимента на компьютерах [2], например : 1С: Репетитор. Физика, Активная физика, Физика в картинках, Живая физика, Физика для школьников и абитуриентов, Открытая физика и т.д. С использованием этих программ возможны разные варианты организации работы учащихся с применением компьютеров: выполнение исследования под руководством и по инструкции учителя; можно предложить учащимся самостоятельно выдвигать гипотезы, а исследование проводить по плану, предложенному учителем. Возможен вариант, при котором учащиеся сами составляют план исследования, выполняют его и делают выводы. В этом случае репродуктивный метод обучения заменяется самостоятельным приобретением знаний на основе осуществления экспериментально - исследовательской деятельности, подводящей обучаемого (при соответствующей методике) к самостоятельному открытию изучаемой закономерности.

Практически каждый интерактивный эксперимент можно самостоятельно превратить в компьютерную лабораторную работу. Особенно хорошо для этой цели подходят компьютерные модели физических процессов, приведенные в курсе «Открытая Физика». При этом можно использовать следующий алгоритм:

• выбрать необходимую модель;

• разобрать теорию вопроса;

• потом выполнить задачи, при решении которых необходимо провести компьютерный эксперимент;

• проверить полученный результат;

• разработать методическое обеспечение к работе.

При выборе компьютерной модели можно использовать информацию, размещенную в следую материалах: «Модели компьютерного курса в программе по физике для 11 класса» и «Сравнительный перечень моделей мультимедийных курсов ООО «ФИЗИКОН» [3]. Выбор компьютерных моделей необходимо производить в соответствии с поурочным планированием учебного материала. При этом необходимо учитывать соответствие компьютерной модели государственному образовательному стандарту, учебным программам и общепризнанным физическим теориям. При использовании в учебном процессе изучаемая модель выбирается в соответствии с учебным планом, применяемой педагогической технологией. Кроме этого, критериями отбора компьютерных моделей, являются их характеристики, раскрывающие возможность изучения этих моделей в рамках активной познавательной деятельности: наличие промежуточных параметров, для измерения которых можно предложить виртуальные инструменты (связь конечных и промежуточных параметров должна выражаться аналитически); разнообразие начальных параметров модели, позволяющих создать ситуацию поиска оптимальных условий выполнения эксперимента и так далее.

После выбора модели для удобства последующей работы, имеет смысл к каждой модели составить таблицу, в которую следует занести названия и обозначения параметров, которые может изменять пользователь, пределы и шаг их изменения. В эту таблицу также следует занести аналогичную информацию о параметрах модели, которые рассчитываются компьютером при выполнении экспериментов, и выводятся на экран монитора. Для создания подобной таблицы нужно открыть соответствующую модель, определить диапазоны изменения регулируемых параметров, а затем провести несколько опытов со значениями этих параметров. Такие эксперименты позволят вам определить предельные значения и шаг расчёта параметров, которые выводятся на экран компьютера в ходе экспериментов.

При работе с любой моделью аналогичная таблица совершенно необходима для планирования экспериментов и составления заданий, так как, в отличие от персонального компьютера, может быть всегда под рукой. На основе информации, содержащейся в таблице, в принципе, уже можно планировать эксперименты и составлять задания для учащихся. Однако, для облегчения последующей работы по составлению лабораторных работ, очень полезно составить ещё одну таблицу, в которую следует занести конкретные значения начальных условий экспериментов и результаты этих экспериментов.

Чтобы добиться желаемых результатов, необходимо проектировать работы так, чтобы при подготовке к работе учащийся мог изучить общую структуру изучаемой модели, познакомиться с основными приближениями, учтенными в ней. Тогда во время выполнения работы он может подробно изучать взаимосвязь и взаимозависимость отдельных параметров модели. Чтобы эти взаимосвязи не оказались оторванными от физики необходимо спровоцировать обращение учащегося к другим вопросам, в которых эти взаимосвязи описывались бы математически и объяснялись физически. Для полновесного изучения, по моему мнению, недостаточно выявления качественных характеристик типа «больше», «меньше», «равно». Необходимо выполнять количественные исследования, так как предоставление количественных результатов в готовом виде делает компьютерную работу иллюстративной.

Поэтому, чтобы избежать иллюстративности, необходимо предоставить учащимся возможность измерять некоторые количественные параметры, являющиеся промежуточными для данной модели. Указав путь получения конечного результата через измеренные промежуточные параметры, компьютерная моделирующая лабораторная работа раскрывает перед учащимися новую возможность развития своих интеллектуальных способностей. При этом, чтобы деятельность выполнялась самостоятельно, необходимо обеспечить ее системой ориентиров, позволяющих и учителю, и учащемуся судить о степени правильности проведенных исследований.

Особую роль в данном случае играет методическое пособие к лабораторной работе. Оно должно содержать как общее описание модели и соответствующей теории, так и теоретическое объяснение изучаемых закономерностей, средства контроля и самоконтроля успешности проведенных исследований. Учебное пособие выполняет роль ориентировочной основы деятельности учащегося при изучении модели.

В методическом пособии к каждой работе обсуждается общая теория изучаемой модели, даются обобщенные ориентиры для выполнения работы для каждого конкретного варианта, опираясь при этом на общие принципы выполнения работы. Такой подход к составлению методического пособия, по моему мнению, способствует реализации обучения на достойном уровне сложности.

Можно сформулировать основные моменты реализации методического пособия:

• отразить цель выполнения работы;

• отразить физическую теориюданной работы;

• для изучения различных сторон теоретической модели описать система упражнений, стимулирующих регулярное обращение к теоретическому материалу, раскрывающих возможность как качественного, так и количественного изучения модели;

• обеспечить средствами контроля и самоконтроля.

Согласно теории поэтапного формирования умственных действий для развития навыков исследования теоретических моделей недостаточно выполнить формируемое действие один раз. Поэтому измерения и анализ параметров модели в процессе выполнения работы рекомендуется проводить многократно.

Литература:

1. Аспекты модернизации российской школы. – М.: 2001.- 164 с.

2. Куплинов, В.Н. Анализ прикладных пакетов программ по физике/ В.Н. Куплинов, Л.В. Спиридонова. - Учебный эксперимент в образовании: научно-методический журнал. - 2012. - №3. – С.39-43.

3. http://www.physics.ru.

4. Лазерные компакт–диски: «Открытая физика ч.1», «Открытая физика ч.2».