Публикации сообщества

Дмитрий Блинов • 28 декабря 2018

Компьютерное моделирование физических процессов

На Образовательной Галактике я уже писал пост про компьютерные модели - http://archive.novator.team/post/3606 , где перечислил преимущества компьютерной модели над реальным физическим объектом или процессом. Хочу продолжить эту тему.

Все мы знаем, что физика – наука экспериментальная. И наглядная демонстрация физических явлений или процессов на уроках является основой обучения физики в школе. Она способствуют созданию физического мышления у обучающихся, делает более понятными объяснения учителя при изложении нового материала, пробуждает познавательный интерес у обучающихся к предмету.

В условиях школьной лаборатории не всегда возможно продемонстрировать физические процессы или провести эксперименты. Причины на то могут быть разные:

  • отсутствие необходимого оборудования;
  • опасность проведения эксперимента в данных условиях;
  • невозможность проведения демонстрации в реальных условиях.

Конечно, можно объяснить физическое явление по картинкам или «на пальцах», но будет ли от этого результат? Насколько правильно представят то или иное явление ученики? Чтобы понять физическое явление, а потом уметь его объяснить, необходимо его визуально представить. Визуальное представление физического явления или процесса позволяет ученику лучше его запомнить и изучить. Именно поэтому на каждом уроке физики должна присутствовать демонстрация, визуальное представление физических явлений. И если это невозможно провести в данных условиях, то значит нужно использовать компьютерную демонстрацию. А я бы еще добавил – нужно использовать!

С помощью компьютера возможно создавать не только статические модели физических явлений в виде иллюстраций, но и динамические модели. А эффективнее всего использовать в учебном процессе интерактивные компьютерные модели, которые позволяют замедлить или ускорить ход времени, увеличить или уменьшить, повторить или изменить ситуацию. Интерактивные компьютерные модели, используемые в индивидуальной работе, например, в модели «1 ученик – 1 компьютер», позволяют каждому ученику изучать физическое явление в собственном темпе. Когда компьютерной моделью управляет учитель на интерактивной доске, ученик просто пассивно наблюдает, при этом у каждого ученика своя скорость восприятия. Но когда ученики будут самостоятельно управлять компьютерной моделью, то это уже позволит увеличить степень усвоения получаемой учебной информации и повысить познавательную активность.

В качестве примера можно рассмотреть интерактивную модель явления фотоэффекта (http://interfizika.narod.ru/atom.html)

Компьютерная модель явления фотоэффекта
Компьютерная модель явления фотоэффекта

Фотоэффект достаточно сложное для понимания учениками физическое явление в силу того, что невозможно пронаблюдать явление выбивания электронов с поверхности металла частицами света. В условиях школьной лаборатории можно лишь провести сам эксперимент явления фотоэффекта с вольт-амперной характеристикой, и то только при наличии соответствующего оборудования. Но увидеть, что происходит в реальности невозможно, это можно только смоделировать на компьютере.

Еще один пример, это - интерактивная модель двигателя внутреннего сгорания (http://interfizika.narod.ru/molec.html)

Компьютерная модель двигателя внутреннего сгорания
Компьютерная модель двигателя внутреннего сгорания

Изучение принципа работы двигателя внутреннего сгорания на статической модели достаточно сложно для понимания учениками. Реальный двигатель в классе запустить невозможно, да еще в разрезе, чтобы увидеть, что происходит внутри самого двигателя. Нужно иметь хорошее воображение, чтобы это все представить. Намного эффективнее для усвоения, когда ученики изучают динамическую модель и могут ею сами управлять.

Следующий пример, - ядерные реакции (http://interfizika.narod.ru/atom.html).

Компьютерная модель деления ядер урана
Компьютерная модель деления ядер урана

А вот проведение ядерных реакций вообще невозможно ни при каких условиях. Явления, которые протекают на атомном уровне не только опасны, но и визуально недоступны для наблюдения. Здесь также поможет компьютерное моделирование. Моделирование деления ядер урана позволяет учащимся увидеть сам процесс протекания ядерной реакции в динамике.

Компьютерные модели можно использовать в разных технологиях обучения, о чем поговорим позже...

Кол-во комментариев: (6)

Елена Дегтярева
Дмитрий, спасибо за сайт и интерактивные модели. Они сделаны качественно и ничего лишнего. То, что надо, чтобы объяснить физическое явление ребенку да и взрослому тоже, например, мне ;) Так как у нас семейное обучение, то ваши примеры нам точно пригодятся. Спасибо!
  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии
  • Борис Ярмахов
    Дмитрий, очень впечатляюще! Скажите, а с помощью чего вы создаете эти интерактивные опыты? Есть ли какой-то конструктор опытов? И нет ли у вас планов перевода их из флеш формата в html? Не всегда удобно скачивать файлы, чтобы потом открыть его - хочется смотреть в браузере!
  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии
  • Дмитрий Блинов
    Борис, спасибо! Конструктора нет, все делалось в Macromedia Flash. По поводу других форматов мысли есть, планов всегда много) Дело в том, что это все делалось в первую очередь для личного пользования. Но задачи поставлены)
  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии