Курс внеурочной деятельности "Физика на компьютерах"
элективный курс по информатике и икт (9 класс) на тему

Правительство Санкт-Петербурга

Комитет по образованию Санкт – Петербурга

Государственное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 225 Адмиралтейского района

Программа

Физика на компьютере

Учебный курс по выбору

предпрофильной подготовки школьников

для учащихся 9 класса

Автор программы:

учитель  физики

Государственного

общеобразовательного

учебного заведения

средней школы № 225

Адмиралтейского района

Санкт –Петербурга

________ (Келлих Т. Г.)

Санкт - Петербург

2005

Аннотация

Дорогие ребята, уважаемые родители!

Этот курс предназначен для тех, кто интересуется исследовательской деятельностью в естественнонаучной области  и хочет продолжить обучение в классе информационно-технологического профиля.

Этот курс неразрывно связан с традиционными уроками физики. Вы будете изучать явление в реальном физическом эксперименте на обычном уроке, а его закономерности устанавливать при помощи виртуальной компьютерной установки, позволяющей изменять параметры в широких пределах - на занятиях курса. Вы сможете провести виртуальный эксперимент, в том случае, когда натурный провести невозможно, например, моделирование движения тела в поле тяготения Земли и других планет, движение искусственных спутников, космические полеты, явление фотоэффект, работа  ядерного реактора и другие.

Вы будете использовать компьютер как помощника при решении физических задач, и сможете убедиться, что это мощное средство для получения новых знаний.

Пояснительная записка

Курс разработан с учетом требований перехода к предпрофильному обучению в последнем классе основной школы, а также создание и внедрение в учебный процесс современных электронных учебно-методических комплексов, их интеграцию с традиционными учебными пособиями, для обеспечения базисного учебного плана основной общей средней школы и предпрофильной подготовке к старшей школе.

Для современного российского образования характерной становится направленность на целостное развитие личности школьника, создание условий для проявления и развития его индивидуальных способностей, становления субъектом деятельностей. Содержание и методика образования должны обеспечивать развитие каждого ребенка, формирование у него учебных умений, позволяющих осваивать не только программный учебный материал, но и продолжать обучение, саморазвитие. Содержание программы может варьироваться в зависимости от интересов учащихся, появления новых программных продуктов, моделирующих физические процессы, возможностей проведения натурного эксперимента и необходимости его обсчета.

Разделы программы традиционны и являются дополнением к программе основной школы. Программа курса расширяет и углубляет рассмотрение некоторых свойств тел и явлений, изучаемых в курсе основной школы. Опирается на применение фрагментов учебных программ по физике для проведения урока-исследования, который может проходить в сочетании с натурным экспериментом. В этом случае явление изучается на физическом эксперименте, а его закономерности и моделирование проводится при помощи виртуальной компьютерной установки, имеющей широкие возможности для изменения параметров эксперимента. Применяется для постановки виртуального эксперимента, в том случае, когда натурный эксперимент провести невозможно, например, моделирование движения в поле тяготения Земли, движение искусственных спутников, космические полеты, квантовая и ядерная физика.

Кроме того, проведение исследования при помощи компьютерного моделирования позволяют получить графические образы процессов или явлений, которые при проведении традиционных опытов либо малодоступны и непоказательны, либо требуют больших затрат времени. К ним можно отнести построение графиков зависимостей кинематических величин от времени или построение графиков изопроцессов.

Данный курс является, общекультурным, предметно-ориентированным. Курс призван познакомить учащихся с возможностью применения компьютерной техники для проведения простейших исследований в области физики и носит деятельностный, личностноориентированный  характер, что помогает ученику оценить свой потенциал с точки зрения образовательной перспективы дальнейшего обучения в классе информационно-технологического профиля. Содержание курса непосредственно опирается на знания, полученные учащимися при изучении физики и информатики в основной школе, на их жизненный опыт.

Курс рассчитан на 34 часа аудиторных занятий и самостоятельную работу учащихся.

Основные цели:

1. создать условия для существенной дифференциации содержания обучения и построение индивидуальных образовательных траекторий учащихся;
2. обеспечить углубленное изучение программы «Физика» полного общего образования;
3. создание  внутрипрофильной специализации обучения.

Реализация данных целей достигается следующим образом:

1. создание условия для существенной дифференциации содержания обучения за счет

1. выбора учащимися данного курса;
2. возможности создания разноуровневых заданий по теме на каждое занятие;
3. возможность выбора учащимися конкретного задания в зависимости от их интереса и уровня подготовки;
4. возможность внесения  уточнений (или упрощений) в процессе самостоятельной работы учащихся с целью усложнения (или упрощения) построенной общей модели;

2. обеспечение углубленного изучения программы «Физика» за счет

1. включения в курс подробного рассмотрения ряда задач, входящих в курс физики 9 класса обзорно;
2. работы школьников по самостоятельному установлению зависимостей и выводу закономерностей физических явлений;
3. возможности проведения виртуального эксперимента случае, когда натурный эксперимент провести невозможно;
4. детального рассмотрение графического способа описания движения тела, формирования  зрительного образа явления;
5. возможности сочетания натурного эксперимента и компьютерного обсчета с выводом закономерностей явления.

3. создание  внутрипрофильной специализации обучения за счет

1. способа проведения занятия с применением компьютерной техники;
2. использования и развития навыков исследовательской деятельности при решении задач.

Курс призван решать следующие дидактические задачи:

1. формирование навыка самостоятельной работы с учебным материалом с использованием новых информационных технологий;
2. формирование умения и навыков аналитического и критического мышления;
3. развитие навыков исследовательской деятельности;
4. формирование умения поставить задачу и ее решить, оценить полученный результат;
5. формирование навыков самоконтроля;
6. формирование мотивации к учению в целом и к данному курсу в частности;
7. расширение кругозора учащихся;
8. развитие творческого потенциала учеников.

Реализация данных задач базируется на:

1. использовании естественного интереса учащихся к изучению окружающего мира;
2. использовании склонности учащихся к исследовательской деятельности;
3. применении информационных технологий для решения конкретных задач;
4. широком использовании программных продуктов Microsoft, для обработки данных и создания отчетов;
5. использовании возможностей компьютерных программ при моделировании опытов и экспериментов.

Виды деятельности учеников:

Работа над  готовыми моделями: 

• обсуждение готовой модели изучаемого явления:

• рассмотрение допущений, принятых авторами программы,
• определение границ применимости,

• анализ предлагаемой установки:

• назначение элементов,
• способы изменения параметров системы и т.д.

• постановка конкретной задачи,
• самостоятельная работа по проведению виртуального исследования с применением компьютерных программ;
• обсуждение и оценка полученных результатов;
• подготовка отчета о выполнении задания.

Проведение виртуального эксперимента и получение результатов проводится учащимися самостоятельно по одному или в парах с применением компьютерных моделей, анализ результатов предполагает коллективное обсуждение в группе.

Работа по обсчету реального эксперимента проходит с применением программы MSExcel:

• постановка задачи,
• построение физической  и математической модели процесса,
• проведение расчета,
• построение графиков
• формулировка и обсуждение выводов.

Данный тип работы вызывает наибольшую трудность, так как требует от учащегося построения модели физического явления во всей ее полноте.

Самостоятельная домашняя работа по выполнению мини-исследований с построением различных графиков зависимостей проводится с применением программы Microsoft Office. На уроке проходит обсуждение и решение конкретной задачи в общем виде, разбираются физические основы процесса, выводится итоговая формула. В качестве домашнего задания учащиеся выполняют построение графиков зависимостей с применением Microsoft Excel, позволяющей не только получит вид зависимости, но и изменять параметры задачи в широких пределах. На следующем уроке проводится обсуждение полученных результатов, выводов, сделанных учащимися.

Отчет о работе содержит

• формулировку задачи,
• её решение в общем виде,
• последовательность моделирования,
• таблицу значений,
• графики
• выводы.

Критерии успешности, нормы оценивания, формы аттестации

Обязательным является

• выполнение одного из предложенных  заданий (исследований) в течении урока (учитывается правильность полученных выводов, участие в обсуждении)
• подготовка отчета по нему (наличие и полнота);
• выполнение итогового задания по моделированию физического процесса, что и является зачетной работой (наличие и полнота).

В режиме выбора предлагаются разноуровневые задания на урок (5-6 заданий на выбор). домашние задания, а также тема для подготовки итогового задания.

Результатом реализации данной программы будут следующие дополнительные знания и умения учащихся:

1. умение строить план работы с элементами исследования;
2. умение ориентироваться в выборе способов и средств для решения конкретной задачи;
3. умение анализировать полученные данные и делать выводы;
4. умение использовать новые информационные технологии для получения знаний, проведения исследований;
5. умение грамотно отобрать текстовый, графический материал, отвечающий целям исследования при создании отчетов.

Практическим результатом деятельности учащихся является подборка отчетов о выполненных заданиях в электронном и печатном (при необходимости) видах, а также итоговая работа, содержащая  подробное описание модели физического явления (по выбору учащегося), расчеты, диаграммы, выводы.

34 часа по 1 часу в неделю

Согласование уроков курса с программой по физике  *

* Каждое занятие включает теоретическую часть – построение физической модели явления  и практическую – построение математической модели явления, самостоятельная работа при работе с готовой моделью по проведению исследования, подготовка отчета.

Обобщенная модель урока

Задачи общеучебные:

1. формирование навыков самостоятельной работы с учебным материалом с использованием новых информационных технологий;
2. формирование умения и навыка аналитического и критического мышления;
3. развитие навыков исследовательской деятельности;
4. формирование умения поставить задачу и ее решить, оценить полученный результат;
5. формирование навыков самоконтроля.

Описание урока

Урок проводится с группой учащихся, выбравших элективный курс «Физика на компьютерах» в качестве курса по выбору.

Время проведения: после обычного урока физики в 10 классе по данной теме.

Место проведения: компьютерный класс.

Длительность занятия: академический час (45 минут). Примерно треть времени отводится для беседы с учащимися по постановке задачи исследования, построения модели (в начале урока) и обсуждению результатов исследования (в конце урока). Остальная часть времени 25 – 30 минут отводится  для работы за компьютером по проведению виртуального эксперимента и выполнения расчетов.

Типичный ход урока

1. Актуализация знаний (в форме беседы):

1. Вопросы по теме;
2. Повторение основных определений.

2. Постановка цели исследования (в форме беседы):

1. Формулировка задачи;
2. Построение и обсуждение модели;
3. Уточнение предмета и методов исследования.

3. Проведение исследования (самостоятельная работа учащихся, консультации учителя):

4. Подведение итогов (в форме беседы):

1. Подготовка отчета о результатах работы;
2. Обсуждение результатов;
3. Формулирование выводов.

Оборудование и материалы

1. Компьютеры, системные требования: Windows 98SE/Me/2000/XP, Pentium 333, 200 Mб свободного дискового пространства, 64 Mб оперативной памяти, CD-ROM, SVGA 800×600.
2. Компьютерные программы

1. Internet Explorer 5.0 или выше,
2. MSOffice 97/2000/XP

3. Обучающие компьютерные программы:

1. «Открытая физика. 2.5.» ООО «Физикон»;
2. «1С: Физика», 1С, 2003
3. «Физика 9 – 11», Новая школа, 2005,
4. «Живая физика»,

4. Инструкции по работе с программой перед каждым компьютером или в электронном формате в виде документа Word или Excel.
5. Желательно наличие сетевого класса для работы с сетевыми версиями программ, а также для общего доступа к заданиям в электронном виде  и хранения отчетов.

Литература

1. Фрадкин В.Е. Дидактические требования к ППС (по И.В. Роберт). Кабинет физики АППО (материалы сайта http://www.edu.delfa.net)
2. Фрадкин В.Е. Образовательный потенциал НИТ на современном уроке физики. Кабинет физики АППО (материалы сайта http://www.edu.delfa.net)
3. Обучающий компакт-диск «Открытая физика 2.5», ФИЗИКОН, 2003
4. Обучающий компакт-диск «1С: Физика», 1С, 2003
5. Обучающий компакт-диск «Физика 9 – 11», Новая школа, 2005