Инновационная и экспериментальная деятельность по физике в школе: методологические аспекты и практическое применение

Учитель физики Таряшинова Елена Петровна

Инновационная и экспериментальная деятельность в преподавании физики представляет собой системный процесс внедрения новых методических подходов, технологий и исследований в образовательный процесс с целью повышения уровня познавательной активности учащихся и формирования у них устойчивых компетенций в области естественных наук. Основная задача такой деятельности – расширение методологического инструментария, адаптация учебных материалов к современным требованиям и стимулирование самостоятельного экспериментального поиска школьников.

Методологический фундамент инновационной деятельности базируется на принципах научного познания: гипотезе, экспериментальной проверке, анализе результатов и формализации выводов. В условиях школы данный цикл приобретает специфическую форму, учитывающую возрастные и психологические особенности обучающихся, а также ограниченность материально-технической базы.

Ключевые направления экспериментальной деятельности в школьном курсе физики

1. Организация учебных экспериментов с использованием современных средств измерения и моделирования

Внедрение цифровых лабораторий, датчиков и программного обеспечения для моделирования физических процессов позволяет существенно расширить возможности классических экспериментов и повысить их наглядность и достоверность (использование цифровых лабораторий «Точка роста»)

2. Разработка и апробация инновационных образовательных технологий

Использование проектной деятельности, проблемных и исследовательских задач способствует формированию навыков критического мышления и саморегуляции учебной деятельности (проектная деятельность по физике с учащимися 8-х классов)

3. Интеграция межпредметных связей

Экспериментальная работа в физике приобретает большую ценность при включении элементов математики, информатики и химии, что способствует формированию целостного научного мировоззрения (решение задач по физике на уроках по курсу «Программирование в Python” в 10б классе).

4. Формирование навыков научного метода

Акцент на самостоятельную постановку вопросов, разработку методики исследования и интерпретацию полученных данных служит развитию аналитических и творческих способностей учащихся.

Практические рекомендации для реализации инновационной и экспериментальной деятельности

•  Создание условий для проектной деятельности на уроках физики

Организация групповых исследований и лабораторных проектов способствует активизации познавательной деятельности и развитию коммуникативных навыков.

•  Использование мультимедийных и интерактивных инструментов

Интеграция симуляторов физических экспериментов и интерактивных досок позволяет визуализировать абстрактные процессы и эффективно объяснять сложные концепты.

•  Систематическая работа с учебно-методической литературой и актуальными научными статьями

Обновление теоретической базы преподавателя содействует внедрению современных достижений физики в образовательный процесс.

•  Оценка качества экспериментальной работы с применением критериев академической честности и достоверности данных

Введение рубрик и стандартов оценки повышает мотивацию учащихся к точности и аккуратности в экспериментах.

•  Развитие межшкольного и внешкольного сотрудничества

Участие в научных конкурсах, олимпиадах, исследовательских конференциях способствует расширению когнитивного диапазона и профессиональной ориентации старшеклассников.

Заключение

Внедрение инновационной и экспериментальной деятельности в курс физики является необходимым условием формирования у школьников научной картины мира и компетенций XXI века. Профессиональное проектирование учебных экспериментов, ориентированных на развитие исследовательских умений и критического мышления, требует системного подхода, постоянного совершенствования педагогической мастерства и использования современных технических средств. В рамках школьной практики эти меры способствуют не только углубленному усвоению физического материала, но и формированию мотивации к непрерывному самообразованию и научному творчеству.

Муниципальное казенное учреждение

«Управление образования администрации МО «Баргузинский район»

МБОУ «Усть-Баргузинская СОШ им.Шелковникова К.М.»

Практико-ориентированный проект: «Создание программы на Python» «Генератор паролей»

Исполнитель:                            

Черепанов Константин,

ученик 10 «Б» класса

Научный руководитель:

Таряшинова Е.П.,

учитель информатики

МБОУ «Усть-Баргузинская СОШ

им. Шелковникова К.М.»

пгт. Усть-Баргузин

2024 г.

Оглавление

Введение        3

Глава 1        4

Глава 2        5

Глава 2.1        5

Заключение        9

Список литературы        10

Приложение        11

Введение

Часто в интернете при регистрации на различных сайтах, форумах, вконтакте, играх, майл.ру, wifi нас просят выбрать логин и пароль. С логином всё понятно, а как же быть с паролем? Использовать пароль в виде даты своего рождения или номера телефона не безопасно. Как же быть? Как защитить себя, чтобы больше никогда не думать о своей безопасности в сети.

Основная идея проекта: создать надежные и случайные пароли, который легко получится запомнить с помощью собственного генератора. Пусть пароль будет необычная комбинация смешанных букв, чисел и символов.

  Актуальность темы проекта: Пароли создают реальную угрозу безопасности. Как показывают исследования, более 80% связанных со взломами утечек данных происходят из-за ненадежных или украденных паролей. Так что иметь под рукой свой личный генератор паролей не помешает.

Выполняя работу, я поставил перед собой цель: создать программу «Генератор паролей» на языке программирования Python.

На основании цели мной поставлены задачи:

• дать краткую характеристику языку программирования PyCharm и необходимым для работы модулям;
• написание соответствующего кода программы.

Предмет исследования: Код программы на языке Питон.

Глава 1

PyCharm — это интегрированная среда разработки на языке Python, созданная компанией JetBrains. Среди питонистов эта IDE вторая по популярности после редактора кода Visual Studio Code: как основную её используют 31% разработчиков.

В PyCharm есть все инструменты, чтобы писать, отлаживать и тестировать код. Например, можно быстро исправить программу сразу в нескольких местах, а встроенный форматер приведёт её в соответствие со стандартом PEP 8.

Также IDE позволяет использовать в проектах другие языки программирования, синхронизировать код с системами контроля версий и развёртывать его.

Интерпретатор языка — это программа, которая выполняет код на определенном языке программирования, переводя его в машинный код на компьютере в режиме реального времени. Он читает и исполняет код построчно, обеспечивая выполнение команд и вычисление результатов. Интерпретаторы обычно используются для разработки и тестирования программ, а также для запуска скриптов на языке программирования. Каждый язык программирования имеет свой собственный интерпретатор, который может быть использован для выполнения кода на этом языке.

Базовый набор функций PyCharm можно расширять с помощью плагинов, которые позволяют, например, настраивать внешний вид интерфейса и подключать дополнительные инструменты.

Давайте создадим простое приложение, которое может случайным образом генерировать надежные пароли с помощью модуля Python Tkinter

Это приложение может генерировать случайный пароль с комбинацией букв, цифр и специальных символов. Можно указать длину пароля на основе требований, а также можно выбрать надежность пароля.

Глава 2

Практическая значимость генератора паролей заключается в следующем:  Упрощает создание надёжных паролей. Генератор позволяет подбирать пароли, регулировать количество символов и определять, какие буквы, цифры и специальные символы должны быть включены.Упрощает вход в систему. В сочетании с менеджером паролей генераторы создают надёжные пароли, которые хранятся в защищённом, зашифрованном хранилище, избавляя от необходимости запоминать их.

Повышает общую безопасность. Генераторы паролей часто используются вместе с инструментами управления паролями для защиты учётных записей в интернете Удобен для создания нескольких разных сложных паролей. Это удобно, если планируется использовать разные пароли на разных онлайн-ресурсах.

1. Глава 2.1

Необходимые модули

import random

import pyperclip(pip install pyperclip)

from tkinter import * from tkinter.ttk import

# Создадим функцию для вычисление пароля

def low():

    entry.delete(0, END)

    # Получаем длину пароля

    length = var1.get()

    lower = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"

    upper = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"

    digits = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789 !@#$%^&*()"

    password = ""

    #Низкий уровень прочности

    if var.get() == 1:

        for i in range(0, length):

            password = password + random.choice(lower)

        return password

    #Средний уровень прочности

    elif var.get() == 0:

        for i in range(0, length):

            password = password + random.choice(upper)

        return password

    #Сильный уровень прочности

    elif var.get() == 3:

        for i in range(0, length):

            password = password + random.choice(digits)

        return password

    else:

        print("Please choose an option")

#Функция для генерации пароля

def generate():

    password1 = low()

    entry.insert(10, password1)

# Функция копирования пароля в буфер обмена

def copy1():

    random_password = entry.get()

    pyperclip.copy(random_password)

#Основная функция

# создать окно графического интерфейса пользователя

root = Tk()

var = IntVar()

var1 = IntVar()

# Название вашего графического окна

root.title("Password Generator")

# Создайте ярлык и запись для отображения

Random_password = Label(root, text="Пароль")

Random_password.grid(row=0)

entry = Entry(root)

entry.grid(row=0, column=1)

# Создайте метку для длины пароля

c_label = Label(root, text="Символы")

c_label.grid(row=1)

# Создайте кнопки Copy, которые будут копировать

copy_button = Button(root, text="Копировать", command=copy1)

copy_button.grid(row=0, column=2)

generate_button = Button(root, text="Сгенирировать", command=generate)

generate_button.grid(row=0, column=3)

# Переключатели для выбора

# Надежность пароля

# Сила по умолчанию - средняя

radio_low = Radiobutton(root, text="Низкий", variable=var, value=1)

radio_low.grid(row=1, column=2, sticky='E')

radio_middle = Radiobutton(root, text="Средний", variable=var, value=0)

radio_middle.grid(row=1, column=3, sticky='E')

radio_strong = Radiobutton(root, text="Сильный", variable=var, value=3)

radio_strong.grid(row=1, column=4, sticky='E')

combo = Combobox(root, textvariable=var1)

# Поле со списком длины вашего пароля

combo['values'] = (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,

                   17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25,

                   26, 27, 28, 29, 30, 31, 32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50)

combo.current(0)

combo.bind('<>')

combo.grid(column=1, row=1)

# Начало графического интерфейса

root.mainloop()

2. Заключение

Процесс программирования, безусловно, захватывает и увлекает.

В этом проекте мы узнали как создаются генераторы паролей на Python с интерфейсом.

В практической части дан написанный код который позволит запустить программу,который сожно изменить под себя.

Данный код удобен для всех пользователь так как понятный интерфес в котром можно выбрать уровень надёжности и даже можно скопировать сгенерированный пароль.

Сгенерированные пароли могут быть очень надежными и защищенными, что делает этот код особенно полезным для использования в качестве инструмента безопасности в различных приложениях и сервисах.

3. Список литературы

1.PyCharm. Установка. – URL: https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows

2.Python 3 для начинающих. Самоучитель. – URL: https://pythonworld.ru/samouchitel-python 

3.

https://www.youtube.com

4.

https://www.python.org

5.

https://www.keepersecurity.com/blog/ru/2022/11/30/why-you-should-use-a-random-password-generator/

6.

https://eternalhost.net/blog/razrabotka/komandy-python

5. Приложение

1. Муниципальное образовательное учреждение
2. «Средняя общеобразовательная школа
3. им. Константина Матвеевича Шелковникова»

1. Внутренняя энергия.
2. Способы изменения внутренней энергии тела

Выполняла:

Афанасьева Татьяна

ученица 8 класса

Руководитель:

Таряшинова Е. П.

учитель физики и информатики

5. Усть-Баргузин, 2024

Оглавление

Введение        3

Глава 1. Внутренняя энергия        5

Глава 2. Способы изменения внутренней энергии        8

Заключение        13

Список использованной литературы        14

Введение

Мы постоянно сталкиваемся с тепловыми явлениями: зимой надеваем тёплую одежду, чтобы не замёрзнуть; греемся горячим чаем или сидя возле батареи, летом обмахиваемся веером, когда нам жарко; бросаем кубики льда в воду, чтобы та остыла.  В каждом из этих процессов происходит изменение внутренней энергии тел.

Если тело при этом переходит из одного агрегатного состояния в другое, например, лед плавиться и превращается в воду (см.  рис.1), то это означает, что изменяется потенциальная энергия молекул (кинетическая энергия при этом не меняется — температура не растёт).

Если же тело нагревается (увеличивается температура тела) — это следствие увеличения кинетической энергии молекул.

Переданная при этом телу энергия идёт на увеличение как потенциальной энергии - расстояние между молекулами увеличивается, так и кинетической — температура растёт.

В исследовательской работе рассмотрены вопросы: как именно можно передать телу энергию, каким образом она сообщается телу.

Цель работы:

• Изучить понятие «внутренняя энергия тела».
• Познакомиться со способами изменения внутренней энергии тела.

Задачи:

• Внутренняя энергия тела.
• Свойства, составные части величины.

• Как изменяется, от чего зависит.
• Формула.

Глава 1. Внутренняя энергия

Внутренняя энергия — важнейшее условие существования и характеристика всех тел живой и неживой природы. Для того чтобы определить её значение в организации жизни на нашей планете, вспомним основные физические понятия термодинамики.

Макроскопические тела состоят из движущихся и взаимодействующих частиц: молекул, атомов, ионов. В свою очередь, атомы и ядра атомов тоже состоят из движущихся и взаимодействующих частиц.

Как известно, движущиеся тела обладают кинетической энергией, следовательно, частицы (молекулы, атомы, ионы), из которых состоит вещество, тоже обладают кинетической энергией.

Взаимодействующие тела обладают энергией взаимодействия, или потенциальной энергией. Поскольку частицы вещества взаимодействуют между собой, то они обладают потенциальной энергией. Следовательно, частицы, из которых состоят макроскопические тела, обладают кинетической и потенциальной энергией, их сумма и есть внутренняя энергия макроскопической системы.

Внутренней энергией (Е) макроскопической системы называют сумму кинетической энергии (EК) движения составляющих его частиц (молекул, атомов, ионов) и потенциальной энергии (EП) их взаимодействия: U = EK + EП.

Рис. 2

Единицей измерения внутренней энергии является Джоуль (1 Дж).

К внутренней энергии относят и энергию движения и взаимодействия частиц, входящих в состав атомов и ядер вещества, однако в молекулярной физике имеют дело с процессами, которые происходят при не слишком высоких температурах и не связаны с превращением вещества. В этих процессах внутриатомная и внутриядерная энергия не изменяется.

Внутренняя энергия, так же как температура, давление и объём (термодинамические параметры), характеризует состояние системы. При изменении состояния тела изменяется и значение внутренней энергии.

Как известно, кинетическая энергия тела прямо пропорциональна квадрату его скорости. Поскольку молекулы имеют разные скорости и, следовательно, разные кинетические энергии, то их совокупность характеризуется средней кинетической энергией, которая прямо пропорциональна среднему квадрату скорости движения молекул: E‌К =

рис. 3

Так как температура тела прямо пропорциональна средней кинетической энергии составляющих его частиц, то внутренняя энергия тела зависит от его температуры и об изменении внутренней энергии можно судить по изменению температуры тела.

Внутренняя энергия тела зависит и от его агрегатного состояния. Так, она больше у стоградусного пара, чем у воды такой же массы при той же температуре. Это объясняется различием потенциальных энергий взаимодействия молекул пара и воды.

Внутренняя энергия зависит и от деформации тела: она больше у деформированного тела, чем у недеформированного.

Следует иметь в виду, что внутренняя энергия тела не зависит от его движения как целого и от его положения в пространстве. Так, значения внутренней энергии у шарика, лежащего на полу и поднятого на некоторую высоту, одинаковы при одинаковых прочих условиях.

Глава 2. Способы изменения внутренней энергии

Разберемся с механическим способом изменения внутренней энергии: чтобы передавать молекуле энергию, нужно, чтобы с ней столкнулось более быстрая молекула (обладающая большей кинетической энергии) (см. рис. 4)

рис. 4

Например: человек держит чашку с горячим чаем. Рассмотрим место контакта чашки с рукой. Частицы чашки непрерывно движутся, сталкиваются с частицами кожи и передают им часть кинетической энергии. Внутренняя энергия кожи повышается, и мы чувствуем тепло.

Такой способ изменения внутренней энергии называется теплопроводность.

Согреть руки можно и по-другому: подставить их под струю воздуха из тепловентилятора (см. рис. 5)

                               рис. 5

Механизм такой же: молекулы воздуха сталкиваются с молекулами, из которых состоит кожа, и передают им часть энергии.

Но как молекула с большей энергией оказалась возле кожи? В случаи с чашкой её молекулы передавали энергию «по цепочке», сталкиваясь с соседними молекулами. Нагретый воздух переместился сам, то есть энергия перенеслась вместе с самим веществом — воздухом. Такой случай, когда энергия переносится вместе с самим веществом, рассматривают как отдельный вид теплопередачи. Его назвали конвекцией (и можно считать частным случаем теплопроводности).

Согреть руки можно и без источника тепла, просто потереть их одна о другую (см. рис. 6)

рис. 6

Как и в предыдущих случаях, частицы взаимодействуют между собой и передают энергию. Но в случае взаимодействие частиц мы можем описать с помощью силы — силы трения.

Сила трения выполняет работу, и это увеличивает внутреннюю энергию кожи рук. Таким образом, выполнение работы — это ещё один способ изменить внутреннюю энергию тела.

Описанные способы изменения энергии связаны со столкновением частиц. А как мы получаем энергию от Солнца? Земля и Солнце не контактируют, от Солнца не исходит поток горячего воздуха, как от тепловентилятора. Если здесь, на Земле, мы окружены воздухом, то космический корабль находится в безвоздушном пространстве и всё равно нагреется (см. рис. 7)

рис. 7. Космический корабль в безвоздушном пространстве

Здесь задействован отдельный механизм передачи энергии, для которого не нужен контакт с веществом. Этот способ назвали излучением (см. рис. 8)

рис. 8

Энергия передаётся между частицами с помощь электромагнитных волн. Одна частица излучает эти волны, волны несут в себе энергию. Другая частица поглощает излучение и получает эту энергию.

Мы узнали о различных способах изменения внутренней энергии. Эти способы удобно классифицировать следующим образом:

• за счёт выполнения механической работы;
• за счёт передачи тепла от более нагретого тела к менее нагретому — этот способ назвали теплопередачей.

А теплопередачу можно осуществить тремя способами: это теплопроводность, конвекция (говорили, что между ними общего и почему их рассматривают отдельно) и излучение.

Теплопроводность – явление передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой в результате теплового движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Можно провести опыт сконструировав установку.

Рис.9

На три ноги помещается кольцо из тонкой оцинкованной жести. В кольцо под углом 120 градусов вставляется три проволоки: медь, алюминий и стал в виде спиц, предварительно нужно окунуть их в расплавленный воск от старых свечей. Пока воск на них застывает, нужно прикрепить хотя бы через сантиметр сапожные гвоздики шляпками к стержню. Три начала спиц близко расположены в середине кольца. Зажжём спиртовку или таблетку сухого спирта, поместим на подставке так, чтобы три начала спиц одинаково нагрелись и наблюдаем. Через некоторое время начинает таят воск и первыми начинает отпадать гвоздики на медной спице, чуть позже – на алюминиевой, и ещё позже – на железной.

Металлы обладают хорошей теплопроводностью, плохой – пластмасса, резина, стекло, дерево, плексиглас, большинство изоляторов.

Заключение

Итак, мы узнали, что внутренняя энергия тела — это сумма потенциальной энергии взаимодействия молекул, составляющих тело, и кинетической энергии их хаотического теплового движения. При определённых условиях внутренняя энергия может изменяться за счёт химического и ядерной энергий. Внутренняя энергия тела изменяется под воздействием внешней средой, получая или отдавая тепло Q, либо совершая работу А. Тепло Q может быть передано телу с помощью следующих механизмов теплопередачи: теплопроводности, конвекции и излучения.

Список использованной литературы

1. Герасимов С.В. Внутренняя энергия тела 2018.,
2. Физика 8 класс Пёрышкин И.М. Иванов А.И.

3.  https://obrazovaka.ru/fizika/vnutrennyaya-energya-tela-sposoby-izmeneniya.html

4. http://djklad-referat.com/Внутренняя энергия

5. http://yandex.ru/video/tjuch/preview/1535972349101942314

6. http://www.yaklass.ru/p/fizika/8-klass/tepovye-iavleniia-chast-1-12324/kolichestvo-teploty-kak-fizicheskaia-velichina-160156/re-315b06ec-2fb4b7b-aa0f-2e213695c929