Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра фізики
Інформація про роботу
Рік:
2007
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Інформатика
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
ВИКОРИСТАННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ НА УРОКАХ ФІЗИКИ
Курсова робота
ЗМІСТ
Інформаційна технологія в навчально-виховному процесі 3
Роль інформаційних технологій в пізнанні навколишнього світу 13
Зв'язок між фізикою і інформатикою 18
З досвіду роботи 22
Зразки уроків 24
Список використаної літератури 33
ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ
В НАВЧАЛЬНО-ВИХОВНОМУ ПРОЦЕСІ
Інформаційна технологія за дуже короткий проміжок часу стала одним із будівельних блоків сучасного індустріального суспільства. Її методи і інстру ментарій знайшли втілення в різних областях діяльності суспільства, зокрема в педагогіці.
Міжнародний досвід впровадження інформаційних технологій в освіту вказує на певну поетапність цього процесу. Спеціалісти виділяють три фази впровадження.
Фаза автоматизації - школи забезпечені малою кількістю техніки не са мого останнього покоління. Прикладне програмне забезпечення складається в основному з мов програмування загального призначення (Бейсик, Паскаль), простого текстового процесора, простої файлової системи, інколи простої елек тронної таблиці. Комп'ютери в основному зосереджені в кабінетах інформа тики. Учні зустрічаються з комп'ютерною технікою на уроках інформатики.
Інформаційна фаза - школи починають широко використовувати персо нальні комп'ютери і більшість предметів починають використовувати інтегро вані елементи інформаційної технології в якості технічних засобів навчання, змісту навчальної програми. Створюються державні і регіональні програми для постачання апаратними засобами та програмним забезпеченням. Інформацій ний етап характеризується інтеграцією інформаційної технології і освіти. Школи мають достатню кількість комп'ютерної техніки нового покоління. До цих комп'ютерів, розташованих по всій школі, учні мають доступ для індивіду альної роботи. Комп'ютери з'єднані в локальну мережу, що має сервери файлів і мережеві принтери. Учні мають доступ до широкого діапазону розвинутого програмного забезпечення. Учителі й адміністрація школи використовують комп'ютери в своїй роботі. Цю техніку і програмне забезпечення обслуговують кваліфіковані спеціалісти. Учителі школи спеціалізуються на використанні комп'ютерів для викладання своїх дисциплін. Інформатика, в головній своїй ча стині, об'єднана з іншими дисциплінами.
Фаза комунікації - характеризується повною інтеграцією інформаційної телекомунікації в керівництві освітою та в навчально-виховному процесі і в ви користанні її для зв'язку і співробітництва між користувачами комп'ютерів як в межах школи, так і зовнішніми організаціями. У школах учителі і учні зв'язані через комп'ютерні мережі. Інформаційна технологія повністю інтегрована в на вчальний процес, в різні предметні області і її інструменти творчо використо вуються на основі методів моделювання та інформатики.
Аналіз стану впровадження інформаційної технології в школах України вказує на перехідний етап від першої до другої фази. На цьому етапі актуалізу ються задачі розробки технологій навчання окремих предметів в поєднанні з технологіями інформатики тобто нових інформаційних технологій навчання, зокрема фізики.
Інформатизація освіти вимагає підвищення якості навчального процесу, здійснення відповідних досліджень і розробок сучасних методів навчання, за снованих на використанні інформаційних технологій, до рівня вимог постіндус тріального суспільства. Це передбачає залучення учнів до інформаційної культури, побудова в їх свідомості наукової картини світу, оволодіння сучас ними методами обробки інформації.
В інформатиці під інформаційною (комп'ютерної) технологією розуміють технологію переробки інформації на ЕОМ, в результаті якої виходить новий інформаційний продукт (текстовий, графічний, звуковий або відео- файл). Мета використання комп'ютерів в педагогічній діяльності полягає в створенні педа гогічної дії на учня, пов'язаного з повідомленням йому нових знань, формуван ням умінь, створенням оптимальних умов розвитку істотних сторін його особи, а також тестуванні, оцінки знань і умінь учнів.
Поняття інформаційної технології в педагогіці означає технологію об робки інформації на електронних пристроях, пов'язану з повідомленням навча льного матеріалу в текстовому, графічному, аудіо- і відео- представленні, програмуванням, виконанням вимірювань, тестуванням учнів і оцінкою їх знань і умінь. При цьому застосовуються автоматизовані і експертні навчальні сис теми, навчальні бази знань, тестуючі програми, електронні книги і енциклопе дії, інформаційно-пошукові системи, мультимедійні системи, що створюють ефект віртуальної реальності, освітні телекомунікаційні мережі.
Основні напрямки застосування комп'ютерної техніки в освіті приведені нижче. Практично всі з них в тій чи іншій мірі можуть використовуватися на уроці фізики.
1. Вивчення методів обробки інформації.
1.1. Створення і обробка текстових і графічних файлів за до помогою текстових і графічних редакторів.
1.2. Використання баз даних і динамічних таблиць для систе матизації інформації.
1.3. Обробка відео-, аудіо- і фотоматеріалів за допомогою фото і відеокамер, відео- і аудіотехніки. Створення презентацій, анімацій.
2. Програмування на комп'ютері.
2.1. Вивчення мов програмування.
2.2. Розв’язування математичних, фізичних, економічних і ін ших задач за допомогою математичних пакетів.
2.3. Комп'ютерне моделювання і обчислювальний експери мент.
3. Мультимедійні технології.
3.1. Отримання інформації за допомогою електронних енцик лопедій, словників, підручників, перекладачів.
3.2. Використання навчальних програм і комп'ютерних ігор для розвитку учнів.
3.3. Оцінка рівня знань за допомогою тестуючих програм.
4. Мережні технології.
4.1. Отримання інформації з енциклопедій і словників, інфор маційно-пошукових систем Інтернет.
4.2. Дистанційне навчання і тестування в Інтранет і Інтернет.
4.3. Створення Web-сайту, розміщення інформації в Інтранет і Інтернет.
5. Експерименти з комп'ютером.
5.1. Використання ПК як вимірника часу, напруги, частоти си гналу.
5.2. Застосування ПК як джерела сигналів заданої форми.
5.3. Використання цифрового осцилографа, спектроаналіза тора на базі ПК. Комп'ютерний вимірювальний комплекс.
Вивчення методів обробки інформації на ПК передбачає знайомство уч нів з різними текстовими і графічними редакторами, з базами даних і динаміч ними таблицями, а також створення і обробка відео-, аудіо- і графічних файлів.
При вивченні інформатики учні освоюють методи алгоритмізації і програму вання, вивчають мови Basic, Pascal, Visual Basic, Delphi і т.д., що дозволяє їм створювати нескладні програми і розв’язувати відповідні задачі.
Розвиток мультимедійних технології перетворив ПК на ефективний засіб для створення чуттєво-наочних образів об'єктів і явищ, що вивчаються, побу дови віртуальної моделі реального світу.
Інтеграція засобів інформаційних і комунікаційних технологій роблять можливою дистанційну освіту (надання освітніх послуг), отримання доступу до інформаційних ресурсів Інтернету.
При вивченні природничих і технічних дисциплін ПК може ефективно використовуватися як частина експериментальної установки, навчальної авто матизованої системи управління, як програмоване джерело сигналів і реєстру ючий пристрій.
Мультимедійні технології. Мультимедіа — комп'ютерна технологія, яка оброблює і поєднує в собі текстову, графічну, аудіо- і відео- інформацію, різні анімації і комп'ютерні моделі. При цьому використовуються гіпермедіадокуме нти — текстові файли, що містять в собі зв'язки з іншими текстовими, гра фічними, відео- або звуковими файлами. Усередині гіпертекстового документа деякі фрагменти тексту виділені. При їх активізації можна перейти на іншу частину цього ж файлу або запустити інший файл на цьому або іншому ПК.
В навчальному процесі мультимедійні технології можуть використовува тися для обробки графічних, відео- і аудіофайлів, для створення різних презен тацій, навчальних, розвиваючих програм, комп'ютерних енциклопедій і гіпермедіа- і телемедіа-книг. При цьому досягається ефект віртуальної реально сті — деякої моделі реального світу, що містить реально неіснуючі об'єкти, з якими взаємодіє користувач. Перевага мультимедійних продуктів: одночасне використання декількох каналів сприйняття, створення віртуальних моделей реальних ситуацій, явищ і експериментів, візуалізація абстрактної інформації за рахунок динамічного відображення процесів, встановлення асоціативних зв'яз ків між різними об'єктами.
Система віртуальної реальності занурює учня в уявну тривимірну модель реального світу. Вона забезпечує "безпосередню взаємодію" з різними об'єк тами цього світу і маніпулювання ними. Це якісно змінює механізм сприйняття і осмислення одержуваної інформації, сприяє формуванню чуттєво-наочного образу явища, що вивчається. Мультимедійні засоби навчання повинні відпові дати дидактичним вимогам науковості, доступності, проблемності, наочності, свідомості, систематичності і послідовності навчання.
Сучасний електронний підручник є комплексом програмного і педагогіч ного забезпечення, в якому широко використовуються інтерактивний текст, му льтимедійні картинки, відеофрагменти, анімації, учбовий матеріал розбитий на систему модулів, зв'язаних гіперпосиланнями.
Електронні учбові енциклопедії і словники можуть бути класифіковані по структурі: алфавітні і систематичні; за змістом інформації: універсальні і на очні, спеціалізовані; по рівнях і профілю освіти: загальноосвітні і профільні; за формою представлення інформації: електронні копії традиційних енциклопедій і мультимедійні енциклопедії; по виконанню: як різновид локальних інформа ційних ресурсів і як різновид ресурсів мережі Інтернет; по ступеню активності віртуального середовища: пасивні (повідомляючі необхідну інформацію) і ін терактивні (передбачаючі зворотний зв'язок з користувачем).
Як правило, електронна навчальна енциклопедія є впорядкованою систе мою окремих модулів, в кожному з яких представлена інформація з відповід ного питання. Використовується гіпертекст, що містить малюнки, фотографії, анімації, фільми з аудіосупроводом. Іноді містяться методичні рекомендації і завдання для учнів.
Набір освітніх CD і DVD дисків, що містять різні навчальні і тестуючі програми, електронні підручники і енциклопедії, навчальні фільми, тематичний каталог наочних і методичних посібників, дозволяє створити електронну медіа теку, яку зручніше всього організувати на базі комп'ютерного класу, що має ви хід в Інтернет.
В результаті використовування комп'ютерної техніки підвищується інте рес до предмету, що вивчається, росте якість освіти, активізується пізнавальна діяльність, формується наукове мислення, здійснюється індивідуальний дифе ренційований підхід, творчий розвиток особи, учні глибше опановують ІТ.
Використання мережних технологій. Розвиток комп'ютерної техніки і засобів зв'язку зумовив появу і розповсюдження обчислювальних мереж. Школи і вузи мають комп'ютерні класи і лабораторії, в яких ПК з'єднані в лока льну мережу, що допускає вихід в Інтернет.
Сукупність ПК після їх об'єднання в мережу отримує якісно інші власти вості, розширюючи можливості користувача. Використання загальних інфор маційних і апаратних ресурсів дозволяє змінити роботу вчителя і учнів, вживану методику. Вчитель, сидячи за головним комп'ютером може звернутися по мережі до іншого ПК, за яким працює учень, викачати з нього файли, або використати його апаратні ресурси (накопичувач, Web-камера, сканер, принтер і т.д.).
Інтернет-технологія — автоматизований спосіб зберігання, передачі і отримання необхідної інформації, існуючої в режимі постійного оновлення, за допомогою глобальної телекомунікаційної мережі. Всесвітня Павутина (World Wide Web — WWW) дозволяє отримувати доступ до різних каталогів, базам даних, користуватися електронною дошкою оголошень, проводити комп'ютерні конференції, спілкуватися в реальному масштабі часу, тобто читати інформа цію у міру її введення іншим користувачем. Це робить можливою дистанційну освіту, що передбачає доступ учнів до інформаційних ресурсів по Інтернет, ви користання електронної пошти для розсилки учбових текстів і контрольних ро біт.
Повноцінне інформаційне забезпечення навчального процесу передбачає створення єдиного інформаційно—освітнього простору. Для цього необхідно:
1. Об'єднати ПК одного або декількох комп'ютерних класів в єдину лока льно—обчислювальну мережу, створити сервер, забезпечити авторизацію і ре єстрацію користувачів.
2. Організувати файл-сервер, який забезпечуватиме електронний докуме нтообіг, запис і читання файлів, що зберігаються на сервері, з будь-якого ПК мережі.
3. На сервері створити внутрішній сайт, який динамічно розвивається, що містить файли з конспектами лекцій, навчальними програмами, методичними рекомендаціями і т.д. Файли повинні бути у форматі html, містити гіпертекстові посилання на інші текстові, графічні, відео- і аудіофайли.
4. Підключити сервер до глобальної мережі Інтернет, забезпечити роботу в Інтернет з будь-якого ПК локальної мережі.
5. Створити зовнішній сайт навчальної установи, розмістити його на сер вері провайдера (організації, що забезпечує підключення до Інтернет).
Організація локальної мережі і її підключення до Інтернет якісно змінює роботу вчителя і учнів, дозволяючи зробити наступне:
1. Створити на сервері базу даних, що містить, наприклад, інформацію про учнів, їх оцінки. Система дозволяє звернутися до бази даних із запитом і видати на ПК необхідну інформацію. За наявності доступу авторизований ко ристувач може з будь-якого ПК змінити вміст бази даних.
2. Забезпечити збереження на сервері навчальних і інших робіт учнів і вчителів. Кожна група користувачів може мати свої ім'я і пароль, які дозволя ють їм читати і записувати файли у відповідну папку серверу.
3. Проглянути внутрішній сайт освітньої установи, викачати електронний варіант лекцій, навчальних завдань, методичних рекомендацій, екзаменаційних білетів, а також створити свою Web-сторінку.
4. Організувати тестування за допомогою інтерактивних Web—сторінок, які обробляють дані по CGI—сценарію. Учні з своїх ПК викликають форму з питаннями тесту, в якій вони вибирають правильні відповіді або заповнюють відкриті поля. Результати тестування обробляє спеціальна програма, розміщена на сервері. Вона ставить оцінку, яка записується у файл і/або виводиться на ек ран відповідного ПК.
5. Підключитися до Інтернет, використовувати електронну пошту, вика чувати корисну інформацію, використовувати різні довідкові системи, дистан ційну освіту.
6. Розвивати зовнішній сайт освітньої установи, публікувати на ньому ін формаційні матеріали про заплановані і проведені заходи (олімпіади, конфере нції), роботи учнів і вчителів.
Зовнішній сайт звичайно включає навчальний розділ: дидактичні матері али, програми курсів, навчальні роботи учнів; розділ управління навчально-ви ховним процесом: база даних про вчителів і учнів, різна документація, навчальні плани, графіки навчального процесу; інформаційний розділ: інфор мація про учнів і випускників, новини, середовище спілкування з розмежова ним доступом (чат, форум, гостьова книга ...).
При цьому разом із статичними можуть бути використаний динамічні Web-сторінки, оновлення яких здійснюється автоматично в результаті інфор маційного обміну з базою даних. В базі даних сформовано декілька початкових таблиць, поля яких зв'язані між собою. Можливе створення вторинних таблиць, поля яких заповнюються як результат математичних і логічних операцій пер винної таблиці. Внесення змін в початкову таблицю приводить до відповідних змін в інших, пов'язаних з нею таблицях. При запиті спеціальна комп'ютерна програма читає інформацію з БД і здійснює автоматичне формування і онов лення запрошуваної Web-сторінки, на якій відображаються необхідні поля пер винної і вторинної таблиць. Ця система передбачає авторизацію користувача, обмеження доступу, зміну і поповнення бази даних по мережі.
РОЛЬ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
В ПІЗНАННІ НАВКОЛИШНЬОГО СВІТУ
Мета природничо-наукової освіти полягає в пізнанні явищ навколишньої дійсності, побудові її теоретичної моделі — наукової картини світу. Частина об'єктивної реальності, що взаємодіє з суб'єктом пізнання (людиною) і проти стоїть йому в його науково-практичній і пізнавальній діяльності називається об'єктом пізнання. Через роздвоєння світу на зовнішню (відкриту) і внутрішню (приховану) сторони в теорії пізнання виділяють два аспекти об'єкту: явище, тобто зовнішній аспект, і єство — внутрішній аспект.
Під єством розуміють відносно стійку сукупність внутрішніх властивос тей, зв'язків і відносин об'єкту, яка виражається в єдності різноманіття всіх форм його існування. Явище — зовнішня сторона об'єкту, яка легко змінює су купність властивостей, зв'язків і відносин об'єкту, що впливає на органи чуття. Емпіричними називаються знання про об'єкти і явища, що відбуваються з ними, отримані як результат відчуттів. Теоретичні знання — це знання єства об'єктів і явищ, що отримуються в результаті конкретизації загальних положень науки.
Формування наукової картини світу здійснюється наступними способами:
1) умоглядне вивчення результатів досліджень вчених, яке здійснюється по книгах, викладу вчителя і т.п.;
2) виконання реальних навчальних спостережень і експериментів;
3) обчислювальний експеримент, використання інформаційних техноло гій (ІТ) з метою створення віртуальної моделі явищ, що вивчаються.
Проведений системний аналіз процесу навчання дозволив виділити на ступні структурні елементи і зв'язки між ними: учень, на якого роблять вплив середовище, вчитель, навчальні досліди і спостереження, інформаційні техно логії (мал. 1). Середовище, тобто сукупність навколишніх об'єктів і явищ, впли ває на учня і вчителя, останній, враховуючи її вплив, вибирає такі методи навчання, при яких система наукових знань формується оптимальним чином.
Мал. 1
Виключення будь-якого компоненту з цієї моделі приводить до значного її огрублення. Самостійно, без сторонніх джерел інформації (вчителя, книги, електронної енциклопедії) учень не в змозі побудувати наукову картину світу, — на це потрібні покоління вчених. Без вчителя не можна отримати системати чну освіту. Навчальні досліди і спостереження є ефективним засобом форму вання емпіричних знань. Використання комп'ютерних технологій для вирішення навчальних задач принципово відрізняється від інших методів на вчання і на теперішньому етапі є важливим чинником, що впливає на навчаль ний процес. Природні і соціальні явища навколишньої дійсності визначають напрям розвитку особи вчителя і учня, мету, зміст і методи освіти, засоби на вчання.
При використовуванні ПК в навчальному процесі виникає інформаційна система, що складається з двох (учень і комп'ютер) або трьох елементів (учень, вчитель і комп'ютер), між якими відбувається інформаційний обмін. Ця дидак тична інформаційна система, що складається з вчителя (експерта), учня (який навчається або тестується) і ЕОМ, використовується для підтримки прийняття рішень, здійснення навчання, формування відповідних умінь і навичок, оцінки і тестування учнів.
Традиційна методика використання ІТ передбачає, що вчитель формулює навчальну задачу, яка може полягати у вивченні того або іншого питання, ви рішенні деякої проблеми, написанні комп'ютерної програми. Учень, використо вуючи ПК з відповідним програмним забезпеченням, вирішує поставлену задачу. У ряді випадків комп'ютер оцінює роботу учнів.
Впровадження ПК в навчальний процес привело до зміни ролі вчителя. Можливість використання електронних джерел інформації перетворює його на наставника, який не стільки повідомляє нову інформацію, скільки керує розви тком учнів, співпрацює з ним при вирішенні навчальних задач.
Досвід використання ОТ безпосередньо на уроках фізики показує, що машина не може повністю замінити вчителя, але дозволяє звільнити його від ряду утомливих функцій: від формування елементарних умінь і навиків і перевірки знань. Найдоцільніше застосовувати її у випадках діагностичного тестування якості засвоєння матеріалу: тренувального режиму для відробітку елементарних умінь і навиків після вивчення теми; навчального режиму, коли засвоєння нової теми проводиться за допомогою послідовного показу «кадрів», причому зміст кожного подальшого кадру залежить від ступеня засвоєння попереднього; роботи з відстаючими учнями, у яких застосування ЕОМ зазвичай підвищує інтерес до процесу навчання; режиму самонавчання, коли учні, що пропустили заняття вчаться, самостійно заповнюють пропуски в знаннях; режими моделювання складних процесів, що дозволяє «упредметнювати» і «візуалізувати» наукові моделі, що описуються за допомогою математичних рівнянь, графічної ілюстрації матеріалу, що вивчається, і розв’язування графічних задач; режиму обробки даних, що дозволяють вчителеві одержати вичерпну інформацію про особу що вчиться, прокласифікувати допущені помилки. Дидактичні вимоги до машини: вона повинна бути сполучною ланкою між вчителем і учнем; вона повинна давати до вивчення той матеріал, до якого учень готовий в даний момент, і допомагати йому самому підійти до правильної відповіді, а також наполягати на тому, щоб кожен фрагмент зрозумів. При цьому учень включається в процес навчання. Для кожного встановлюється своя оптимальна швидкість вивчення і пропонується провідна роль у виборі змісту матеріалу, його кількості. Різні учні працюють з матеріалом, пристосованим до їх індивідуальних можливостей. Інформація, одержана від машин, відрізняється достовірністю, доступністю і є закінченими відомостями. Весь процес забезпечення діалогу між учнем і ПК складається з викладу нового матеріалу вчителем з використанням ППЗНП, тестування на комп'ютері, подальшого поглибленого вивчення матеріалу і повторного вивчення матеріалу для тих, хто не пройшов перше тестування. Крім того, комп'ютери дають вчителеві вичерпну інформацію про учнів, стежать за якістю засвоєння матеріалу. Що ж до моделювання, то виділяють кількісні моделі і якісні або ілюстративні для посилення розуміння дітьми суті протікання процесів. Найбільший ефект тут може бути досягнутий в поєднанні процесу моделювання на комп'ютері з експериментом з реальними приладами. Програми обробки даних дозволяють учням звільнитися від трудомісткого процесу отримання кінцевих результатів досліду. Вони тільки інтерпретують дані, що видаються комп'ютером. Програмні засоби включають учня в світ науки і техніки, недоступний йому на шкільній лаві, тобто дозволяють «побачити» процеси усередині атома і атомного ядра, посадити космічний корабель на Місяць або Венеру, наочно провести навчальні досліди на екрані дисплея, якщо їх матеріальне втілення недоступне в школі. Комп'ютер вирішує ряд методологічних завдань, виявляє логіку експерименту, активізує процес формулювання гіпотез, інтерпретує результати. Машини п'ятого покоління реалізують програми з штучним інтелектом, імітують творчі процеси ( гра в шахи, музичні синтезатори, різні логічні ігри). Стало можливим спілкування неспеціалістів з комп'ютерами, ухвалення рішень в різних областях людських знань.
Фізика - наука, перш за все, експериментальна. Істинне наукове викладання її основ не може ігнорувати цього факту. При вивченні класичної фізики деяка можливість провести її фундаментальні експерименти є. Інша справа з вивченням сучасної фізики, що виникла на рубежі ХІХ-ХХ віків. ЇЇ фундаментальні досліди складні у своєму виконанні, потребують дорогого обладнання і не доступні не тільки для шкільного лабораторного, але і для демонстраційного експерименту. До таких дослідів відносяться досліди Томсона по визначенню питомого заряду електрона, Йоффе-Міллікена по вимірюванню його заряду, досліди Резерфорда та деякі інші, з якими учнів бажано познайомити. Комп’ютер дозволяє це зробити, використавши імітаційно-комп’ютерні моделі устаткування, з яким проводяться досліди.
Суть роботи полягає в тому, що учням замість реального фізичного об’єкта пропонується робота з віртуальним його аналогом. При цьому комп’ютер не тільки імітує фізичне явище, але і одночасно виконує роль інструмента для його вивчення.
Іноді корисно проводити комп’ютерний експеримент для уточнення реальних досліджень при вивченні класичної фізики. Наприклад, в оптиці — це хід променів через трикутну призму. Комп’ютер дозволяє досить швидко провести дослідження цього процесу з різними варіаціями. При вивченні механіки учням подобається програма, яка дозволяє досліджувати рух тіла, кинутого під кутом до горизонту. Впровадження інформаційних технологій в навчально - виховний процес навчання фізики вимагає оперативного розв'язання певних задач як дидактичного, так і організаційного характеру: Слід застерегти, що використовувати машини потрібно лише в тих випадках, коли вони є доповненням до реальних експериментів, пам'ятаючи про те, що тільки робота з приладами дає учням необхідні для практики уміння і навики. Моделювати фізичні процеси доцільно в тих випадках, коли експеримент не можна провести, використовуючи устаткування кабінету фізики, або забороняють умови безпечної праці.
ЗВ'ЯЗОК МІЖ ФІЗИКОЮ І ІНФОРМАТИКОЮ
Як вже наголошувалося, ви кладання фізики, в першу чергу електродинаміки, пов'язано з вивченням обчис лювальної техніки і сучасних технологій збору, зберігання, обробки і передачі інформації. Це обумовлено об'єктивними причинами: розвиток комп'ютерної техніки і засобів телекомунікації став можливим завдяки досягненням мікро електроніки, розвиток якої спирається на фізичні закони. На прикладі цих при строїв може бути показано значення фізики для розвитку сучасної техніки, її роль в практичній діяльності людини.
Вчитель фізики повинен приблизно орієнтуватися в сучасній обчислюва льній техніці, розуміти призначення і функціонування різних пристроїв. В іде алі вчитель повинен уміти пояснювати взаємодію розглянутих блоків комп'ютера при вирішенні різних задач: введення тексту, виконання математи чних операції, запису і зчитування інформації із зовнішньої пам'яті, інформа ційний обмін між оперативною пам'яттю і пристроями уведення-виведення і т.д.
Розгляд різних питань шкільного курсу фізики може супроводжуватися посиланнями на використання явищ, що вивчаються, в пристроях збору і обро бки інформації. Так, при вивченні протікання електричного струму в різних се редовищах учні знайомляться з напівпровідниковими приладами: діодами і транзисторами. Вчителю слід повідомити про можливість побудови різних електронних пристроїв: логічних елементів, що виконують операції І, АБО, НІ, генератора імпульсів, що виробляє прямокутні імпульси, тригера, здатного знаходитися в двох стійких станах і запам'ятовувати 1 біт інформації і т.д. Учні повинні розуміти, що на їх основі можуть бути створений такі вузли ЕОМ, як регістр пам'яті, суматор, арифметико-логічний пристрій, оперативна пам'ять, шифратор і дешифратор і т.д.
На уроці, присвяченому принципу радіозв'язку і передачі інформації за допомогою електромагнітних хвиль, вчитель може нагадати учням про сучасні досягнення в області телекомунікації. Має сенс розглянути або згадати амплітудну, частотну і фазову модуляції, принцип частотного і тимчасового розділення каналу зв'язку, використовування оптоволокна для одночасної комутації декількох джерел і споживачів інформації і т.д. Прикладами використовування зовнішнього і внутрішнього фотоефекту є робота лазерного принтера, сканера, фото- і відеокамери, оптодатчиків. Вивчення магнітних властивостей речовини, явища залишкової намагніченості, електромагнітної індукції може супроводжуватися розглядом роботи магнітних пристроїв, що запам'ятовують.
Розглядаючи технології виготовлення мікросхем, вчитель може нагадати, що великі і надвеликі інтегральні схеми (БІС і СБІС) складають елементну базу сучасних ЕОМ. Електронна промисловість продовжує розвиватися у напрямі зменшення розмірів транзисторів і збільшення густини їх розміщення на кристалі. Це приводить до збільшення продуктивності процесора, зростання тактової частоти, зниженню напруги живлення. Так, в 2003 р. був освоєний 90—нм технологічний процес, в 2005 здійснений перехід на 65-нм технологію, в 2007 планується упровадження 45-нм технології.
На уроці фізики можуть бути обговорені перспективні напрями розвитку комп'ютерної техніки:
1. Молекулярні комп'ютери. Компанія IBM отримала ротаксан — речовина, молекула якої володіє властивостями діода (1974 р.). З неї можна зробити аналог транзистора, а з двох — аналог тригера. Перемикання молекули ротаксана з одного стану в інший здійснюється за допомогою світла або слабого електричного поля. Тактова частота процесора зросте до 1 ТГц = 1012 Гц. За прогнозами перший молекулярний комп'ютер з'явиться до 2015 р.
2. Біокомп'ютери. Прикладом біокомп'ютера є мозок людини. Застосування в обчислювальній техніці біологічних матеріалів робить можливою побудову білкової пам'яті, створення біокомп'ютера на ДНК. Він матиме малі розміри, високу швидкодію, споживати мало енергії і може служити частиною живого організму.
3. Нейрокомп’ютери. Це обчислювальна система, створена на базі нейронних систем живого світу. Прикладом штучної нейронної мережі є перцептрон Розенблата. Нейрокомп’ютерам властиві паралельність обробки інформації, здібність до навчання, розпізнавання образів, встановлення асоціативних зв'язків, висока надійність.
4. Оптичні комп'ютери. Логічні операції можуть бути реалізовані за допомогою оптичних елементів, що дозволяє спростити роботу оптичних повторювачів і підсилювачів, оптоволоконних ліній телекомунікації. При цьому використовується явище оптичної бістабільності: за рахунок нелінійності оптичного середовища можливі два стаціонарні стани світлової хвилі, відмінні інтенсивністю і поляризацією. Оптоволокно має межу пропускної здатності в 5—10 Гбіт/c на один світловий промінь певної довжини хвилі. По кожному волокну може пропускатися до 8 променів з різними довжинами хвиль. ЕОМ перейдуть на оптичну основу, це дозволить зберігати сигнал в світловій формі і істотно підвищити швидкодію.
5. Квантові комп'ютери. Квантові обчислювальні системи складаються з сукупності мікрочастинок (атомів), здатних переходити з одного енергетичного стану в інший. Це здійснюється за рахунок вимушених переходів атомів під дією світлових хвиль (фотонів) з частотою v = (E2 — E1) / h. Спонтанні переходи повинні бути виключені. При цьому можуть бути реалізований всі логічні операції: І, АБО, НІ. Одиницею інформації є кубіт (qubit, Quantum Bit). Двом значенням кубіта 0 і 1 можуть відповідати основний і збуджений стани атома, різна орієнтація спіну атомного ядра, напрям струму в надпровідному кільці і т.д. Умови роботи квантового комп'ютера: 1) відоме точне число частинок; 2) є спосіб приведення системи в певний початковий стан; 3) система ізольована від зовнішнього середовища; 4) є можливість зміни стану системи необхідним чином.
В майбутньому електронно-обчислювальна техніка об'єднається не тільки із засобами зв'язку, різними технологічними процесами, але і з біологічними організмами. Стане можливим створення штучних імплантантів, людино-машинних кіборгів, розумних роботів—адроідів. До 2050 року ЕОМ досягне потужності людського мозку.
З ДОСВІДУ РОБОТИ
Працюючи над темою «Використання інформаційно-комунікаційних технологій на уроках фізики» я опрацював методи проведення різних типів уроків з використанням різних програмних засобів. Зокрема для вивчення і закріплення нового матеріалу я використовую педагогічні програмні засоби «Фізика 8-11». За їх допомогою можна організувати самостійну роботу учнів по вивченню та закріпленню нового матеріалу. Крім того цей програмний засіб доцільно використовувати для проведення додаткових занять (факультативів), або занять з учнями, які пропустили уроки і мають бажання їх надолужити. «Віртуальну фізичну лабораторію» використовую для виконання на комп'ютері лабораторних робіт, для виконання яких немає обладнання, або віртуальна лабораторна робота дає більші можливості для дослідження певних явищ. Також віртуальні лабораторні роботи використовую як додаткові заняття.
Програмним засобом з широким спектром застосування є «Бібліотека віртуальних наочностей» разом із «Конструктором уроків». Використовуючи його можна формувати уроки на будь яку тему, будь якого типу, з різною структурою і крім того дозволяє реалізовувати диференційований підхід. Крім того під час проведення уроку вчитель із свого робочого місця може контролювати процес виконання уроку учнями і при необхідності втручатися в нього. Але в цьому комплексі програм є ряд суттєвих недоліків. По-перше: дуже складно зберігати створені уроки окремо. Їх збереження окремо дозволило б: легко переносити уроки з комп’ютера на комп’ютер (наприклад з домашнього комп’ютера вчителя на робочий комп’ютер), обмінюватися такими уроками з колегами по роботі, мати резервні копії уроків на випадок неполадок роботи системи. По-друге: практично неможливо додавати до уроків власні електронні наочності, що розширило б можливості програмного комплексу.
Для виконання складних, чи об’ємних обчислень, побудови і дослідження графіків функцій використовую також електронні таблиці Excel. Їх можна використовувати як для розв’язування задач так і під час виконання лабораторних робіт. В деяких випадках учням пропоную раніш приготовлені таблиці, в деяких випадках учні формують таблиці самі.
В 11 класі учні вивчають мову програмування Pascal, тому при виконанні обчислень при проведенні лабораторних робіт, експерименту учням пропонується скласти програми для обчислення потрібних результатів.
Під час вивчення будови різних машин і механізмів, поясненні окремих фізичних процесів, правил застосовую різноманітні мультимедійні об’єкти, в тому числі з «Бібліотеки електронних наочностей», (правило додавання векторів, закон збереження імпульсу, будова атомів, зв'язок обертального і коливального рухів, побудова зображень, які дає збиральна лінза, будова і принцип роботи радіоприймача Попова, будова і робота насоса, умови плавання тіл, рух тіла, кинутого горизонтально і під кутом до горизонту, закони відбивання і заломлення світла, математичний і пружинний маятники, закон збереження механічної енергії, інтерференція хвиль). В цьому випадку віртуальну демонстрацію через мережу транслюю на комп’ютери учнів.
Для перевірки рівня засвоєння знань широко використовую тести. Тести формую або за допомогою «Конструктора уроків» або за допомогою тестуючої оболонки «Assist2». Хочу відзначити, що завдяки зручності формування тесту для тестуючої оболонки «Assist2», перевагу надаю саме їй. Ця оболонка дає можливість формувати тести з довільної кількості питань. Для кожного питання може бути довільна кількість правильних та неправильних відповідей. До кожного питання можна додати ілюстрацію. При тестуванні можна задати кількість питань для тестування, обмежити час тестування. Оцінювання проводиться за дванадцятибальною системою, причому результати відразу зберігаються на центральному комп’ютері. Крім того є можливість запустити сервер статистики, який дозволить проконтролювати всі відповіді кожного учня і зберегти результати для подальшої обробки.
ЗРАЗКИ УРОКІВ
Вивчення нового матеріалу та закріплення отриманих знань
Тема уроку: Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Елек-тродви гун постійного струму.
Мета уроку: розширити знання учнів електромагнітних явищ, ознайомити уч нів із дією магнітного поля на провідник зі струмом та закріпити отримані знання, розвивати логічне мислення та вміння аналізувати отриману інформа цію, розвивати навички самостійної роботи та роботи на комп’ютері.
Обладнання: педагогічний програмний засіб «Фізика 8 клас для загальноосві тніх навчальних закладів».
Хід уроку:
І. Актуалізація опорних знань.
Повторення матеріалу про: магнітне поле струму, електромагніти, магнітне поле Землі та постійні магніти. Зосереджуємо увагу учнів на те, що магнітне поле, створене провідником із струмом, діє на магнітну стрілку (магніт), і наво димо їх на думку про можливість дії магнітного поля на провідник із струмом. Для вирішення цього питання пропонуємо учням опрацювати матеріал педаго гічного програмного засобу «Фізика 8 клас».
ІІ. Вивчення нового матеріалу.
1. Учні завантажують ППЗ «Фізика 8 клас» та обирають розділ «Електромагні тні явища» / «Дія магнітного поля на провідник із струмом». Після заванта ження розпочинають самостійно опрацьовувати матеріал, переглядають відео фрагменти, зображення. Вчитель спостерігає за роботою учнів і по потребі втручається в їхню роботу.
Перша сторінка уроку Відеофрагмент демонстрації дій магнітного поля на провідник із струмом
Друга сторінка уроку Правило лівої руки для визначення напрямку дії сили
2. Після опрацювання теоретичного матеріалу учні закріплюють вивчений ма теріал за допомогою сторінки самоперевірки. Вони зачитують запитання та да ють відповіді. Після цього натискаючи відповідні кнопки перевіряють свій ви бір і за необхідності повертаються до попередніх сторінок. Про результати своєї роботи учні повідомляють вчителя і отримують від нього вказівки про на ступне завдання.
3. Наступним кроком уроку є розгляд застосування явища дії магнітного поля на провідник зі струмом. Для цього учні завантажують розділ «Електро двигун постійного струму» та опрацьовують матеріал.
Сторінка про електродвигуни Будова електродвигуна
постійного струму
4. По завершенні опрацювання та закріплення матеріалу вчитель прово дить бесіду з учнями, на якій узагальнюється та систематизується вивчений ма теріал.
ІІІ. Завдання додому.
Вивчити «Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Електродви гун постійного струму».
Обміркувати про інші можливі застосування явища.
Зауваження до уроку:
Значну увагу слід приділити розподілу учнів по групах. В ідеальному випа дку кожен учень працює за окремим комп’ютером. Але, на жаль. кі лькість комп’ютерів, зазвичай, є недостатньою.
Якщо в класі є «сильні» учні то для них варто передбачити додаткові за вдання, які можна взяти з «Бібліотеки віртуальних наочностей».
Лабораторна робота
Тема уроку: Вивчення електродвигуна постійного струму.
Мета уроку: поглибити та закріпити знання учнів з теми, ознайомитися з конс трукцією та дією електродвигуна постійного струму, розвивати навички дослі дницької роботи, створювати сприятливі умови для формування загальнонав чальних умінь і навичок учнів, формувати вміння проводити віртуальний фізи чний експеримент.
Обладнання: віртуальні: батарея акумуляторів; повзунковий реостат; ампер метр; з’єднувальні провідники; вимикач; годинник.
Хід роботи:
1. Учні завантажують ППЗ «Віртуальна фізична лабораторія» та обирають ла бораторну роботу для 8 класу «Вивчення електродвигуна постійного струму»
Сторінка вибору лабораторної роботи Сторінка лабораторної роботи
2. Учні ознайомлюються лабораторною роботою, темою, метою та приладами, якими потрібно скористатися.
3. Запустивши відеофрагмент учні спостерігають за демонстрацією електродви гуна постійного струму та. При необхідності перегляд повторюють. Після пере гляду відео фрагменту учні ознайомлюються з віртуальними приладами, за до помогою яких вони будуть виконувати роботу, їх характеристиками.
Відеофрагмент демонстрації Віртуальні прилади для роботи
електродвигуна
4. Виконання лабораторної роботи проводиться з використання віртуальної ла бораторії за допомогою інтерактивних елементів керування. Вказівки до по рядку виконання завдання наведенні в роботі та змінюють відповідно до етапів проведення роботи.
Сторінка віртуальної лабораторії
5. Після виконання роботи (за потребою роботу можна повторити) учні переві ряють свої знання за допомогою сторінки самоперевірки. Вони вибирають пра вильні відповіді із запропонованих та, натиснувши відповідну кнопку, переві ряють їх правильність. При необхідності повторюють певні частини лаборато рної роботи.
Сторінка самоперевірки Відеофрагмент з даними для додаткового завдання
6. Як додаткове завдання пропонується визначити за даними відео фрагменту коефіцієнт корисної дій електродвигуна під час піднімання ним металевого ци ліндрика
7. Підведення підсумків роботи, узагальнення і систематизація знань.
Зауваження до уроку:
1. Урок потрібно проводити з учнями, які мають розвинуті навички роботи з комп’ютером.
2. Віртуальна лабораторія дозволяє провести більше експериментів з двигунам ніж з використанням традиційних приладів.
Розв’язування зада...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора