Реферат: КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ в ФИЗИКЕ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ Им. М.А. Шолохова

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ:

«МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ НА ПРИМЕРЕ КУРСА КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ В 11 КЛАССЕ»

СУВОРОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

4КУРС ФИЗ-МАТ фак.

Гр. ФИЗИКА

МОСКВА 2001

План курсовой:

Введение 3 Компьютерный модели в школьном курсе физики 5

Методика применения компьютерных моделей в школьном курсе физики. 8

Как начинать работать с компьютерным курсом. 10

Как проводить первые уроки в компьютерном классе. 10

Компьютерные модели для курса

«Квантовая физика 11 класс» 12

Заключение 19

Список литературы и сайтов 21

Введение

Важнейшей задачей школы, в том числе и преподавания физики, является формирование личности, способной ориентироваться в потоке информации в условиях непрерывного образования. Осознание общечеловеческих ценностей возможно только при соответствующем познавательном, нравственном, этическом и эстетическом воспитании личности. В связи с этим первую цепь можно конкретизировать более частными целями: воспитание у школьников в процессе деятельности положительного отношения к науке вообще и к физике в частности; развитие интереса к физическим знаниям, научно - популярным статьям, жизненным проблемам. Физика является основой естествознания и современного научно - технического прогресса, что определяет следующие конкретные цели обучения: осознание учащимися роли физики в науке и производстве, воспитание экологической культуры, понимание нравственных и этических проблем, связанных с физикой.

Квантовую физику изучают в конце школьного курса физики, причем изучают впервые. Нигде на протяжении всего школьного курса физики учащиеся не встречались с дуализмом свойств ча­стиц, вещества и поля, с дискретностью энергии, со свойствами ядра атома, с элементарными частицами. Лишь о строении атома школьники получили самые первоначальные представления в кур­се физики VIII класса и более полные—в курсе химии IX класса. Это обстоятельство требует от учителя так построить учебный процесс, чтобы при первичном изучении материала добиваться глубокого и прочного усвоения его учащимися. Необходима про­думанная работа по закреплению и применению изучаемого ма­териала при решении задач, выполнении лабораторных работ, работе с дидактическим материалом и т. д. Пониманию и усвое­нию раздела способствуют оценочные расчеты, например, волн де Бройля, связанных с различными объектами, размера ядра, его плотности, энергии связи и т. п.

Для повышения качества усвоения материала очень важно опираться на ранее полученные знания. Например, при изучении правил смещения при радиоактивном распаде и при изучении ядерных реакций необходимо широко опираться на законы сохра­нения массы и заряда. Перед изучением строения атома целесо­образно повторить понятие центростремительного ускорения, за­коны Ньютона, закон Кулона, а также те сведения о строении атома, которые учащиеся получили в VIII классе на уроках физи­ки и в IX классе при изучении химии.

Особенность содержания квантовой физики также накладыва­ет отпечаток на методику ее изучения. В этом разделе учащихся знакомят со своеобразием свойств и закономерностей микромира, которые противоречат многим представлениям классической фи­зики. От школьников для его усвоения требуется не просто вы­сокий уровень абстрактного, но и диалектическое мышление. Противоречия волна—частица, дискретность—непрерывность рассматривают с позиций диалектического материализма. Поэтому при изучении этого раздела учителю важно опираться на те фи­лософские знания, которые получили учащиеся в курсе общество­ведения, чаще напоминать им, что метафизическому противопо­ставлению (либо да, либо нет) диалектика противопоставляет утверждение: и да, и нет (в одних конкретных условиях—да, в других—нет). Поэтому нет ничего удивительного в том, что свет в одних условиях (интерференции, дифракции) ведет себя как волна, в других—как поток частиц.

Для облегчения усвоения квантовой физики необходимо в учеб­ном процессе широко использовать различные средства наглядно­сти. Но число демонстрационных опытов, которые можно поста­вить при изучении этого раздела, в средней школе очень невелико. Поэтому, кроме эксперимента, широко используют рисунки, чер­тежи, графики, фотографии треков, плакаты, диапозитивы и компьютерные модели. Преж­де всего необходимо иллюстрировать фундаментальные опыты (опыт Резерфорда по рассеянию а-частиц, опыты Франка и Герца и др.), а также разъяснять принцип устройства приборов, регист­рирующих частицы, ускорителей, атомного реактора, атомной электростанции и т. п. При изучении этого раздела широко ис­пользуют учебные кинофильмы «Фотоэффект», «Фотоэлементы и их применение», «Давление света», «Радиоактивность и атомное ядро», «Ядерная энергетика в мирных целях», кинофрагменты «Дискретность энергетических уровней атома (опыт Франка — Герца)», «Природа линейчатых спектров атомов водорода», диа­фильмы «Трековые приборы в ядерной физике», «Ускорители за­ряженных частиц», «Этот мирный добрый атом», «Строение атома и атомного ядра», а также диапозитивы «Атомное ядро» и настен­ные таблицы («Атомная электростанция» и др.).

Одним из наиболее перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических явлений и процессов. Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок, позволяя учителю продемонстрировать на экране компьютера многие физические эффекты, а также позволяют организовывать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся. В этой курсовой работе мы будим использовать как пример компьютерный курс «Открытая физика 1.0».

Компьютерный курс "Открытая физика 1.0" прошёл сертификацию в Институте информатизации образования Министерства образования России, он соответствует программе курса физики для общеобразовательных учреждений России и рекомендован Министерством образования России в качестве учебного пособия для средних школ.

Данный курс является мощным средством интенсификации занятий и повышения интереса учащихся к физике и рекомендуется учащимся средних школ, техникумов, лицеев, колледжей, студентам не физических специальностей, лицам, самостоятельно изучающим физику, а также абитуриентам и преподавателям. Учебный компьютерный курс "Открытая физика1.0, часть I" содержит в виде отдельных модулей огромное количество интерактивных компьютерных моделей, которые позволяют наблюдать на экране компьютера симуляции физических экспериментов, десятки видеозаписей натурных экспериментов и 1 час звуковых пояснений в виде фрагментов лекций, которые читает научный руководитель проекта С. М. Козел.

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 подчеркнём, 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 даёт 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.

Компьютерный модели в школьном курсе физики

В настоящее время количество компьютерных программ, предназначенных для изучения физики, исчисляется десятками, только лазерных дисков выпущено более десяти. Эти программы уже можно классифицировать в зависимости от вида их использования на уроках :

- обучающие программы;

- демонстрационные программы;

- компьютерные модели;

- компьютерные лаборатории;

- лабораторные работы;

- пакеты задач;

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--