CC BY
2ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ:
КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ Применение учебных кинофильмов по физике на первом курсе высших
учебных заведений
Каримова Санобар Туйбоевна, Каюмова Муножат Рахматиллаевна, Бадалова
Гулбахор Тургуновна
Ташкентский химико-технологический институт https://doi. org/10.5281/zenodo.10845482 Новые информационные технологии (НИТ) - это технология получения, хранения, поиска, обработки, передачи информации, которая обеспечивает эффективные способы представления ее ученику, и ускоряет образовательный процесс. Система образования является с одной стороны потребителем, а с другой - активным производителем информационных технологий. Среди всех учебных дисциплин физика - наиболее поддающийся компьютеризации предмет.
Ключевые слова: автоматизированные обучающие системы, интеллектуальные обучающие системы, электронный учебник физики, компьютерное моделирование. Основные цели информатизации школьного физического образования: - развитие личности ученика, подготовка к самостоятельной и продуктивной деятельности в условиях информационного общества; —развитие коммуникативных способностей посредством выполнения совместных проектов;
- формирование умений принимать оптимальные решения в сложной ситуации (в работе с программами-тренажерами);
- формирование навыков исследовательской деятельности (при работе моделирующими программами);
-реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества;
- интенсификация процесса обучения физике за счет активизации познавательной деятельности.
Автоматизированные обучающие системы включают в себя комплекс учебно-методических материалов (демонстрационных, теоретических, практических, контролирующих) и компьютерные программы, которые управляют процессом обучения:
-электронные словари-справочники и учебники физики; лабораторные практикумы с возможностью моделирования реальных физических процессов, которые позволяют учащимся воспроизводить на экране компьютера эксперименты, отличающиеся высокой степенью наглядности;
-программы-тренажеры решения задач по физике (пакеты могут содержать задачи различного уровня сложности, а также справочные материалы, подсказки и реакции на характерные ошибки);
-тестовые системы позволяют учителю проводить как текущий, так и итоговый контроль знаний и умений.
Интеллектуальные обучающие системы (ИОС) - качественно новые технологии обучения физике. Этот подход базируется на работах в области искусственного интеллекта, в частности теории экспертных систем. В основе метода можно выделить:
моделирование процесса обучения, использование динамически развивающейся базы знаний ИОС, автоматический подбор рациональной стратегии обучения для каждого обучающегося;
автоматический учет в работе ИОС новой информации по физике, поступающей в базу знаний, то есть саморегулирование системы.
Электронный учебник физики. В результате использования мультимедийных технологий: анимации, звукового сопровождения, гиперссылок, видеосюжетов и т.п., наглядность в электронном учебнике значительно выше, чем в печатном. Электронные
учебники, как правило, содержат материал нескольких уровней сложности, в них предлагаются демонстрации заданий для фронтальной и индивидуальной работы учеников на уроке, для домашней самостоятельной работы. Использование динамического гипертекста позволяет провести диагностику знаний, а затем автоматически выбрать один из возможных уровней изучения одной и той же темы курса физики. Все это создает условия для реализации дифференцированного подхода к обучению физике.
Кроме того, электронные учебники являются по своей структуре открытыми системами.
Их можно дополнять, корректировать, модифицировать в процессе эксплуатации.
Интернет технологии в физическом образовании обеспечивают доступ к гигантским объемам информации, хранящимся в различных уголках нашей планеты.
Образовательный web-сайт учебного заведения в сети Интернет позволяет регулировать образовательные процессы внутри учебного заведения.
Компьютерное моделирование по сравнению с натурным экспериментом дает возможность:
получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов;
визуализации не реального явления природы, а его упрощенной модели недостижимой в реальном физическом эксперименте. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению; варьировать временной масштаб событий;
моделировать ситуации, не реализуемые в физических экспериментах.
Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения физических систем. Часто компьютерные модели проще и удобнее исследовать, они позволяют проводить вычислительные эксперименты, реальная постановка которых затруднена или может дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемых объектов, исследовать отклик физической системы на изменения ее параметров и начальных условий. Компьютерное моделирование требует абстрагирования от конкретной природы явлений, построения сначала качественной, а затем и количественной модели. За этим следует проведение серии вычислительных экспериментов на компьютере, интерпретация результатов, сопоставление результатов моделирования с поведением исследуемого объекта, последующее уточнение модели и т.д.
К основным этапам компьютерного моделирования относятся:
постановка задачи, определение объекта моделирования;
разработка концептуальной модели, выявление основных элементов системы и элементарных актов взаимодействия;
формализация, то есть переход к математической модели;
создание алгоритма и написание программы;
планирование и проведение компьютерных экспериментов; анализ и интерпретация результатов.
Различают аналитическое и имитационное моделирование. Аналитическими называются модели реального объекта, использующие алгебраические, дифференциальные и другие уравнения, а также предусматривающие осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. Имитационными называются математические модели, воспроизводящие алгоритм функционирования исследуемой системы путем последовательного выполнения большого количества элементарных операций. Принципы моделирования состоят в следующем:
1. Принцип информационной достаточности. При полном отсутствии информации об объекте построить модель невозможно. При наличии полной информации
моделирование лишено смысла. Существует уровень информационной достаточности, при достижении которого может быть построена модель системы.
2. Принцип осуществимости. Создаваемая модель должна обеспечивать достижение поставленной цели исследования за конечное время.
3. Принцип множественности моделей. Любая конкретная модель отражает лишь некоторые стороны реальной системы. Для полного исследования необходимо построить ряд моделей исследуемого процесса, причем каждая последующая модель должна уточнять предыдущую.
4. Принцип системности. Исследуемая система представима в виде совокупности взаимодействующих друг с другом подсистем, которые моделируются стандартными математическими методами. При этом свойства системы не являются суммой свойств ее элементов.
5. Принцип параметризации. Некоторые подсистемы моделируемой системы могут быть охарактеризованы единственным параметром: вектором, матрицей, графиком, формулой.
Компьютерное моделирование систем часто требует решения дифференциальных уравнений. Важным методом является метод сеток, включающий в себя метод конечных разностей Эйлера. Он состоит в том, что область непрерывного изменения одного или нескольких аргументов заменяют конечным множеством узлов, образующих одномерную или многомерную сетку, и работают с функцией дискретного аргумента, что позволяет приближенно вычислить производные и интегралы. При этом бесконечно малые приращения функции f = Д(х, у, z, ^ и приращения ее аргументов заменяются малыми, но конечными разностями.
Учитель на уроках физики может использовать компьютерные модели следующим образом:
1. демонстрации анимационных экспериментов;
2. иллюстрации методики решения сложных задач;
3. проведение компьютерных лабораторных работ;
4. использование интерактивного обучения, если у каждого учащегося есть свой доступ к диску (это прекрасно получается при сетевой версии продуктов);
5. контроль за уровнем знаний, при этом используются не только возможности компьютерных моделей, но и тестовые задания;
6. организации проектной и исследовательской деятельности учащихся.
Выбор зависит от целей и задач урока физики (объяснение, закрепление и повторение материала, проверка знаний). Компьютерные модели могут позволить учителю организовать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся.
Список использованных источников:
1. Электронное издание «Открытая Физика 2.5»(ООО «Физикон»)
2. Библиотека электронных наглядных пособий "Физика 7-11 класс" (ООО «Дрофа», ЗАО «1С»)
3. Электронное учебное издание «Лабораторные работы по физике. 10 класс» (ООО «Дрофа»)
4. Электронное учебное издание «Лабораторные работы по физике. 11 класс» (ООО «Дрофа») 5. ИУМК «Физика 10 класс» (ООО «Физикон», НФПК)
