Главные вкладки

    Статья по физике по теме:
    Виртуальный эксперимент на уроках физики

    В материале описаны способы и формы применения виртуального эксперимента на уроках физики

    Скачать:


    Предварительный просмотр:

    Выступление на РМО учителей физики.

    Виртуальный эксперимент на уроках физики.

    Захарова И.В., учитель физики МОУ «Мещеринская СОШ №1»

    План выступления:

    1. Актуальность проблемы.
    2. Проведение виртуальных экспериментов на уроках с примерами из опыта работы.
    3. Обзор используемых материалов.

    1. Актуальность проблемы.

    Сегодня образование уже немыслимо без применения новых информационных технологий. Однако до сих пор не утихают споры педагогов, психологов и медиков о необходимости и роли компьютера на уроках.

    Основными аргументами противников компьютеризации являются следующие предположения:

    • увеличение времени, проведенного за компьютером,
    • уменьшение времени общения "ученик - учитель",
    • уменьшение практического навыка работы с реальными приборами,
    • необходимость высокого уровня владения компьютером учеником и учителем,
    • отсутствие единой независимой платформы и т.д.

    Положительные стороны, отмечаемые сторонниками ИКТ:

    • демонстрация экспериментов, которые невозможно поставить в реальной жизни,
    • реализация индивидуального подхода к обучаемому,
    • реализация программы при обучении дистанционно, заочно, на дому и т.д.
    • снижение временных затрат учителя как на подготовку к уроку, так и на проверку ученических работ...

    Одним из наиболее перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических процессов и явлений. Виртуальные эксперименты обладают рядом преимуществ, в числе которых:

    • Наглядность, запоминаемость,
    • Воспроизведение тонких деталей, которые могут ускользать при наблюдении реальных экспериментов,
    • Изменение временного масштаба,
    • Изменение в широких пределах параметров и условий экспериментов,
    • Моделирование ситуаций, недоступные в реальных экспериментах,
    • Одновременный вывод на экран графиков временной зависимости величин, описывающих эксперименты,
    • Компенсация недостатка оборудования в физической лаборатории школы.

    Однако надо понимать, что компьютерный эксперимент не может и не должен заменять реальный!!!

    Компьютеризация идёт высокими темпами, спустя несколько лет компьютеры будут в любой школе, наши выпускники столкнутся с применением компьютерных технологий практически в любой сфере человеческой деятельности. Поэтому хотим мы этого или нет, но прогресс не повернуть вспять. В такой ситуации и сторонники, и противники должны объединить свои усилия по разработке принципов рационального использования компьютера на уроках.

    Обычно начать применение компьютера на уроке нам мешают доводы:

    • нет компьютеров…
    • это сложно!
    • а как это применять?

    Последний вопрос для меня был и остается самым актуальным. Многочисленные пройденные курсы давали некоторые практические умения работы с компьютером, знакомили с программными продуктами, но не давали методических рекомендаций. Сегодня я хочу вам представить результат обобщения собственного опыта применения виртуальных моделей и опыта педагогов, представленного в Интернет.

    2. Проведение виртуальных экспериментов на уроках с примерами из опыта работы.

    Когда применять?

    • невозможно провести  реальный эксперимент,
    • невозможно проследить за явлением детально, быстрое протекание реального явления,  
    • экономия времени (уроки повторения),
    • необходимо разобраться в деталях изучаемого явления,
    • необходимо иллюстрировать условие решаемой задачи,  
    • выявление качественных и количественных  зависимостей между величинами, характеризующими явление.

    Как применять?

    Урок изучения, повторения или закрепления изученного материала. В ходе обычного урока физики в классе при объяснении нового материала учитель проводит виртуальный эксперимент с применением мультимедийного видеопроектора, ученики наблюдают за ходом физического процесса на экране. Выводы записывают в тетрадь, отвечают на контрольные вопросы и сдают на проверку.

    Урок - исследование. Учащимся предлагается самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель, и получить необходимые результаты. В этом случае урок приближается к идеалу, так как ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы, ибо знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Разумеется, такой урок можно провести только в компьютерном классе.

    Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой. Учитель предлагает учащимся для самостоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания задачи, правильность решения которых они могут проверить, поставив затем компьютерные эксперименты. Возможность самостоятельной последующей проверки в компьютерном эксперименте полученных результатов усиливает познавательный интерес, делает работу учащихся творческой, а зачастую приближает её по характеру к научному исследованию.

    Кроме этого виртуальные модели можно применять для демонстрации физического явления, описываемого в задаче.

    Как подготовиться к уроку?

    Компьютер может быть применён на любом уроке, поэтому необходимо спланировать, что и когда применить для более эффективного результата. На первом этапе применения ИКТ в своей работе учитель в основном использовал компьютер как статическое наглядное пособие. Постепенно происходит переход к интерактивности. А вот проведение виртуальных экспериментов, особенно в компьютерном классе, более сложный этап в работе учителя. Ведь для подготовки такого урока необходимо:

    • изучить возможности программных учебных продуктов,
    • сформулировать задачи, согласованные с возможностями модели,
    • подготовить план работы для учащихся с выбранной для изучения компьютерной моделью,
    • отработать все вопросы на модели, решить задания, даже если они кажутся вам простыми и ответы очевидными.
    • разработать формы контроля за выполнением работы.

    Все это связано с затратами большого количества времени. Избежать такой проблемы частично можно используя созданные в последнее время методические материалы, опыт педагогов.

    Какие виды заданий можно применить?

    Идеальным является вариант, при котором учитель в начале урока раздаёт учащимся указанные материалы в распечатанном виде. Практический опыт показывает, что обычному школьнику модель может быть интересна в течении 3-5 минут, а затем неизбежно возникает вопрос: А что делать дальше? Для эффективного вовлечения учащихся в учебную деятельность с использованием компьютерных моделей необходимы индивидуальные раздаточные материалы с заданиями и вопросами различного уровня сложности. 

    Эти материалы могут содержать следующие виды  заданий:  

    Ознакомительное задание. (Назначение модели, управление экспериментом, задания и вопросы по  управлению моделью).

    Компьютерные эксперименты. (Провести простые эксперименты по данной модели по предложенному  плану, результаты измерений, вопросы к ним).

    Экспериментальное задание. (Спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов).

    Тестовые задания. (Выбрать правильный ответ, используя модель)

    Исследовательское задание. (Провести эксперимент, доказывающий некоторую предложенную  закономерность или опровергающий её; самостоятельно сформулировать ряд закономерностей и подтвердить их экспериментом.)  

    Творческое задание. (Придумать задачу, решить её, поставить эксперимент для проверки  полученных ответов).

    Все индивидуальные задания нужно раздавать учащимся перед уроком. Учащиеся должны быть заранее предупреждены о том, что урок будет проходить в кабинете информатике.

    Как проводить первые уроки в компьютерном классе?

    • желательно присутствие учителя информатики или коллеги, знакомого со спецификой класса,
    • разъяснение всех правил работы и заданий до того, как учащиеся сели за компьютеры,
    • целесообразно предлагать для изучения на одном уроке не более двух-трёх моделей
    • длительность работы ребят за компьютерами не должна превышать 30 минут
    • в конце урока учащиеся должны оформить небольшой отчёт (можно в виде ответов на заготовленные вами вопросы) с осмыслением выполненной работы.
    • стоит обсудить всей группой основные трудности и обменяться мнениями о полученных результатах. Компьютерные уроки без указанной концовки, как показывает опыт, менее эффективны.

    1. Обзор используемых электронных учебных изданий

    Значительное число компьютерных моделей, охватывающих почти весь школьный курс физики, содержится в учебных электронных изданиях:

     «Открытая физика». В 2-х ч.  ООО «Физикон» (http://www.physicon.ru/).

     «Оn-line лаборатория по физике» образовательного портала «Открытый Колледж», размещенная в Интернет в свободном бесплатном доступе.

    Виртуальная интерактивная лаборатория

    “Живая физика”,

    Виртуальная школа «Кирилла  и Мефодия». Уроки физики Кирилла  и Мефодия. (http://www.km.ru/)

     «1С: Образование 3.0. Образовательный комплекс: Библиотека электронных  наглядных пособий «Физика (7 – 11 классы)». «1С: Репетитор Физика».

    «Виртуальная физика». «STRATUM 2000». Д.В. Баяндин, О.И. Мухин. -  РЦИ ПГТУ г. Пермь (http://www.stratum.ac.ru/).

    Компьютер не может полностью заменить учителя. Только учитель имеет возможность заинтересовать учеников, пробудить в них любознательность, завоевать их доверие, он может направить их внимание на те или иные аспекты изучаемого  предмета, вознаградить их усилия и заставить учиться.


    Предварительный просмотр:

    Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

    Подписи к слайдам:

    Слайд 1

    Виртуальный эксперимент на уроках физики Захарова И.В. Учитель физики МОУ «Мещеринская СОШ №1»

    Слайд 2

    противники сторонники увеличение времени, проведенного за компьютером, уменьшение времени общения "ученик - учитель", уменьшение практического навыка работы с реальными приборами, необходимость высокого уровня владения компьютером как учеником, так и учителем, отсутсвие единой независимой платформы и т.д. демонстрация экспериментов, которые невозможно поставить в реальной жизни, реализация индивидуального подхода к обучаемому, реализация программы при обучении дистанционно, заочно, на дому и т.д. снижение временных затрат учителя как на подготовку к уроку, так и на проверку ученических работ...

    Слайд 3

    Виртуальный эксперимент НО Не заменяет реальный физический эксперимент !!! Нагляден и запоминаем Моделирует ситуации, недоступные в реальных экспериментах, Экономит время, изменяя временной масштаб Делает акцент на понимание сущности явления Воспроизводит тонкие детали Изменяет в широких пределах параметры и условия экспериментов, Выводит одновременно на экран графики зависимости величин, Компенсирует недостаток оборудования в физической лаборатории школы.

    Слайд 4

    Трудности нет компьютеров… это сложно! а как это применять?

    Слайд 5

    Когда применять? невозможно провести реальный эксперимент, невозможно проследить за явлением детально, быстрое протекание реального явления, экономия времени (уроки повторения), необходимо разобраться в деталях изучаемого явления, необходимо иллюстрировать условие решаемой задачи, выявление качественных и количественных зависимостей между величинами, характеризующими явление.

    Слайд 6

    Как применять? Урок изучения, повторения или закрепления изученного материала. Урок - исследование. Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой.

    Слайд 7

    Урок изучения, повторения или закрепления изученного материала. В ходе обычного урока физики в классе при объяснении нового материала учитель проводит виртуальный эксперимент с применением мультимедийного видеопроектора, ученики наблюдают за ходом физического процесса на экране. Выводы записывают в тетрадь, отвечают на контрольные вопросы.

    Слайд 8

    Дифракция света. Дифракционная решетка. 11 класс

    Слайд 9

    Дифракция Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. При дифракции световые волны огибают границы непрозрачных тел и могут проникать в область геометрической тени. Объяснение дифракции на основе принципа Гюйгенса–Френеля : каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн. Дифракционная картина является результатом интерференции вторичных световых волн. Дифракция хорошо наблюдается только на расстояниях …….

    Слайд 10

    Дифракционная картина представляет собой чередование светлых и темных полос. Дифракция от узкой щели Дифракция от круглого отверстия Дифракция от узкой преграды Дифракция от круглого препятствия Модель «Дифракция света» Физикон

    Слайд 11

    Применение дифракции На явлении дифракции основано устройство дифракционных решеток . Дифракционная решетка- совокупность большого количества узких щелей, повторяющихся через расстояние d . Расстояние d называется периодом дифракционной решетки . Дифракционные решетки отражательные (штрихи нанесены на металлическую поверхность) прозрачные (штрихи нанесены на стеклянную поверхность).

    Слайд 12

    Наблюдение явления прохождения света через дифракционную решетку При прохождении через дифракционную решетку световая волна длиной λ на экране будет давать последовательность минимумов и максимумов интенсивности. Как изменится дифракционная картина при изменении длины волны падающего света; изменении периода дифракционной решетки.

    Слайд 13

    Работа с моделью «Дифракционная решетка» «Физика7-11» Физикон

    Слайд 14

    Цель: Изучить дифракционную картину при различных условиях. Выполнение: Открыть модель «Дифракционная решетка» (раздел «Оптика», «Открытая физика») Внимательно рассмотреть полученную дифракционную картину. Изменять длину волны. Как меняется дифракционная картина в зависимости от этого? Изменить период дифракционной решетки. Что изменилось в дифракционной картине? Какова зависимость изменений? При неизменной длине волны меняйте период дифракционной решетки. Как меняется число максимумов при этом?

    Слайд 15

    Условие дифракционных максимумов Максимумы интенсивности будут наблюдаться под углом ά : где m – целое число, называемое порядком дифракционного максимума.

    Слайд 16

    Вопросы для беседы: Что называется дифракционной решеткой? Что называется периодом дифракционной решетки? Чем объяснить, что в центре дифракционной картины всегда светлое пятно? Как определяется условие главных максимумов?

    Слайд 17

    Урок - исследование. Учащимся предлагается самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель, и получить необходимые результаты. В этом случае урок приближается к идеалу, так как ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы, ибо знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Разумеется, такой урок можно провести только в компьютерном классе.

    Слайд 18

    Изучение теоремы об изменении кинетической энергии Цель нашей работы: Отработать умение вычислять значение кинетической энергии. Отработать умение находить работу. Выяснить для работы каких сил справедлива теорема об изменении кинетической энергии. Изменение кинетической энергии тела равно работе…………………………………….. A = Δ E k

    Слайд 19

    Модель 1 Соскальзывание по наклонной плоскости.

    Слайд 20

    Модель 2 Движение под действием силы трения.

    Слайд 21

    Модель 3 Движение вверх по наклонной плоскости.

    Слайд 22

    Выводы из практической работы: Работа равнодействующей сил равна изменению кинетической энергии. (теорема об изменении кинетической энергии) Теорема об изменении кинетической энергии справедлива для любых сил. Кинетическая энергия равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости.

    Слайд 23

    Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой. Учитель предлагает учащимся для самостоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания задачи, правильность решения которых они могут проверить, поставив затем компьютерные эксперименты.

    Слайд 24

    Предмет расположен на расстоянии х 1 = 40 см от линзы, имеющей оптическую силу D 1 = 5 дптр . Вторая линза с оптической силой D 2 = 6 дптр расположена на расстоянии х 2 = 100 см от предмета. Определите, где находится изображение и каково поперечное увеличение, даваемое оптической системой. F 1 F 1 F 2 F 2 x 1 x 2 d 1 d 2 f 1 f 2

    Слайд 25

    Построение изображения в системе из двух линз. F 1 F 1 F 2 F 2 x 1 x 2 d 1 d 2 f 1 f 2

    Слайд 26

    Расчет оптической системы

    Слайд 27

    Теоретическое обоснование работы F 1 F 1 F 2 F 2 x 1 x 2 d 1 d 2 f 1 f 2 f n = d n d n D n - 1 Г n = f n / d n Г = Г 1 ∙ Г 2

    Слайд 28

    Построение изображения в системе из двух линз. F 1 F 1 F 2 F 2 x 1 x 2 d 1 d 2 f 1 f 2

    Слайд 29

    Построение изображения в системе из двух линз. F 1 F 1 F 2 F 2 x 1 x 2 d 1 d 2 f 2 f 1

    Слайд 30

    Модель «Система из двух линз» «Физика7-11» Физикон

    Слайд 31

    Вопросы к практической работе. Какие изображения может давать система из двух линз? Чему равно увеличение системы из двух линз? Что такое оптическая сила линзы? Что означает знак минус у оптической силы? От чего зависит фокусное расстояние линзы? В каких единицах измеряется оптическая сила линзы? Какой смысл имеют знаки у фокусных расстояний, расстояний от предмета до линзы и от линзы до изображения?

    Слайд 32

    Применение виртуальных моделей для демонстрации физического явления, описываемого в задаче.

    Слайд 33

    Как подготовить урок? изучение возможностей программных учебных продуктов, подготовка плана работы для учащихся с выбранной для изучения компьютерной моделью, формулировка задач, согласованных с возможностями модели, отработка всех вопросов на модели, решение заданий, даже если они кажутся простыми и ответы очевидными, разработка формы контроля за выполнением работы.

    Слайд 34

    Виды учебной деятельности Ознакомительное задание . (Назначение модели, управление экспериментом, задания и вопросы по управлению моделью). Компьютерные эксперименты . (Провести простые эксперименты по данной модели по предложенному плану, результаты измерений, вопросы к ним). Экспериментальное задание . (Спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов). Тестовые задания . (Выбрать правильный ответ, используя модель) Исследовательское задание . (Провести эксперимент, доказывающий некоторую предложенную закономерность или опровергающий её; самостоятельно сформулировать ряд закономерностей и подтвердить их экспериментом.) Творческое задание. (Придумать задачу, решить её, поставить эксперимент для проверки полученных ответов).

    Слайд 35

    Как проводить первые уроки в компьютерном классе? желательно присутствие учителя информатики или коллеги, знакомого со спецификой класса, разъяснение всех правил работы и заданий до того, как учащиеся сели за компьютеры, целесообразно предлагать для изучения на одном уроке не более двух-трёх моделей длительность работы ребят за компьютерами не должна превышать 30 минут в конце урока учащиеся должны оформить небольшой отчёт (можно в виде ответов на заготовленные вами вопросы) с осмыслением выполненной работы. стоит обсудить всей группой основные трудности и обменяться мнениями о полученных результатах. Компьютерные уроки без указанной концовки, как показывает опыт, менее эффективны. Все индивидуальные задания нужно раздавать учащимся перед уроком. Учащиеся должны быть заранее предупреждены о том, что урок будет проходить в кабинете информатике или в лекционном кабинете (там, где есть компьютер и медиа проектор).

    Слайд 36

    Электронные учебные издания по физике «Открытая физика». В 2-х ч. ООО « Физикон » ( http :// www.physicon.ru /). «1С: Образование 3.0. Образовательный комплекс: Библиотека электронных наглядных пособий «Физика (7 – 11 классы)». «1С: Репетитор Физика». - М.: АОЗТ «1С» (http:// www.1c.ru/.). Виртуальная школа «Кирилла и Мефодия». Уроки физики Кирилла и Мефодия. (http://www.km.ru) «Виртуальная физика». «STRATUM 2000». Д.В. Баяндин, О.И. Мухин. - РЦИ ПГТУ г. Пермь (http://www.stratum.ac.ru/).

    Слайд 42

    Спасибо за внимание!


    По теме: методические разработки, презентации и конспекты

    Роль физического эксперимента на уроках физики

    Данный методический материал можно использовать на уроках физики...

    "КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ НА УРОКАХ ФИЗИКИ КАК ПОВЫШЕНИЕ МОТИВАЦИИ К ИЗУЧЕНИЮ ПРЕДМЕТА".

    Задачи предлагаемого доклада - ознакомление со становлением и развитием понятий модели и метода моделирования на уроках физики путём анализа фрагментов работы, которая проводилась мною на основе специ...

    Выступление на ГМО: "Роль физического эксперимента на уроках физики"

    «Опыт ценнее тысячи мнений, рождённых воображением» (М.В. Ломоносов)« Опыт – верховный судья теории» (Л.Д. Ландау)«Лучше один раз увидеть, чем десять раз услышать»...

    Наглядные примеры проведения демонстрационных экспериментов на уроках физики с использованием школьного осциллографа и других приборов

    Данная презентация содержит краткое руководство по использованию такого прибора, как школьный осциллограф. Помимо блока принципиальных схем руководство содержит краткие видеообзоры, где наглядно наблю...

    Виртуальный эксперимент на уроке химии.

    Виртуальный химический эксперимент это вид учебного химического эксперимента, в котором средством демонстрации или моделирования химических процессов и явлений является компьютерная техника....

    Формирование УУД учащихся через виртуальный эксперимент на уроках физики

    Статья на IV городские  методические чтения «Развитие профессиональной компетентности учителя в условиях введения ФГОС» (в соавт. с Головыриной Е.Г., учителем физики и информатики МОУ СОШ №15)Зад...

    Демонстрационный эксперимент на уроках физики в 8 и 10 классах, при изучении некоторых тем по разделу "Электростатика". Из опыта работы учителя физики

    Учитель физики Колобухов А.В.   ГКСУВУ СОШ № 1 (закрытого типа)г. Санкт-Петербург               Материалы настоящей статьи содержит описание демо...