Методическая копилка в помощь учителю физики и астрономии. Виртуальные лабораторные работы.

Методическая копилка в помощь учителю физики и астрономии. Виртуальные лабораторные работы.

Зайнетдинов Ришат Радисович

учитель физики и информатики МОБУ СОШ с.Рассвет

Давлекановского района РБ.

Планирование уроков физики с применением компьютера нужно начинать с тщательного изучения возможностей программных учебных продуктов и самих же компьютеров. Компьютер может быть применён на любом уроке, поэтому необходимо спланировать, что и когда применить для более эффективного результата.

Применение ИКТ дает мне возможность более глубоко осветить теоретический вопрос, помогает учащимся вникнуть более детально в физические процессы и явления,  которые не могли бы быть изучены без использования интерактивных моделей.

Физика - наука экспериментальная, её всегда преподают, сопровождая демонстрационным экспериментом. Методика обучения физике всегда была сложнее методик преподавания других предметов. Использование компьютеров в обучении физики изменяет методику её преподавания как в сторону повышения эффективности обучения, так и в сторону облегчения работы учителя.

Естественно, использование компьютера на уроках оправдано лишь в тех случаях, когда он обеспечивает существенное преимущество по сравнению с традиционными фронтальными опытами или лабораторными работами. Для проведения уроков с использованием этих средств мне потребовались лишь проектор, экран и компьютер.

В своей работе я использую мультимедийные диски «Открытая физика»,

«Живая физика», «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Физика 7-11», «Уроки физики 7-11 классы», «1-С репетитор по математике и физике. Сдаём ЕГЭ» , программу «Начала Электроники». Доступ к интернету позволяет осуществлять проверку домашнего задания в дистанционном режиме.

Мне хотелось бы остановиться на следующих направлениях работы:

1. Виртуальная лабораторная работа по физике .

2. Методическая копилка для учителя физики и астрономии.

1. В настоящее время существует огромное многообразие On-line лабораторий. Можно выделить несколько типов:

1. Виртуальные лаборатории (загружаемые на компьютер и работающие без интернета);

2.  On-line лаборатории (работающие только при наличии соединения с сетью Intenet)

В своей работе я использую программу Начала ЭЛЕКТРОНИКИ - обучающая система для школьников и студентов младших курсов ВУЗов по курсу электричества. Данное мультимедийное приложение представляет из себя электронный конструктор, в котором учащийся может "собирать" различные электрические схемы и наблюдать за установившимся режимом их работы, подключая различные источники постоянного или переменного тока.

В процессе своих исследований учащийся может пользоваться современными измерительными приборами в число которых входят цифровой мультиметр и двухканальный осциллограф.

• Лабораторные работы по электричеству в 8-м классе я провожу в кабинете информатики, где ребята парами работают за одним компьютером. На всех компьютерах установлена программа «Начала Электроники», с помощью которой ребята учатся правильно собирать электрические цепи по заданным схемам, правильно подключать амперметры и вольтметры в любой участок цепи, снимать показания, выполнять необходимые вычисления и заполнять лабораторные листы, которые я распечатываю для каждого ученика.
  Несомненными плюсами такой формы проведения лабораторной работы являются следующие факторы: все ученики активно участвуют в уроке, не затрачивается много времени на сборку электрических цепей, нет недостатка в необходимых для проведения эксперимента приборах. Ученики приобретают опыт работы с техническими программами, развивается научно-технический кругозор учащихся, повышается процент качества знаний, освоение Интернет ресурсами.

• Современное образование в России перешло на Федеральный государственный образовательный стандарт второго поколения (ФГОС).

• Особенность ФГОС нового поколения – деятельностный характер, который ставит главной задачей развитие личности ученика. Современное образование отказывается от традиционного представления результатов обучения в виде знаний, умений и навыков; формулировки стандарта указывают на реальные виды деятельности. Изменяются и технологи обучения, внедрение информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) открывает значительные возможности расширения образовательных рамок по физике в школе.

• В своей работе я использую интерактивные лабораторные работы по всем разделам физики, которые установлены на компьютерах.

• 

• Информационный источник сложной структуры (ИИСС) «Интерактивные лабораторные работы» по физике для учащихся 7-11 классов отличается качественными современными интерактивными источниками информации, представляющими комплексный инструментарий для проведения уроков физики с использованием компьютерных моделей, сопровождаемый методическими рекомендациями.

• Информационный источник сложной структуры (ИИСС) «Интерактивные лабораторные работы» по физике выложен на сайте «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов», бесплатен и доступен для использования в школах.

• 
  

• В 8 классе после прохождения темы «Удельная теплоемкость» мы проводим On-line лабораторную работу «Влияние теплоизоляции наружных стен дома на стоимость его отопления в зимний сезон».

• http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/3e1bb721-39e6-499c-b4e3-32a270ada156/common/shell.htm?vehouseheater#0

• 

• 

• Поскольку физика является одним из интереснейших и сложных предметов, то появление компьютера в школе играет очень важную роль в понимании многих физических процессов и явлений, которые нельзя показать на опыте, но можно использовать видеофильмы, анимацию, модели, которые можно найти в интернете. Все это можно органично вписать в структуру урока. На уроках физики я использую и наглядный эксперимент, пользуясь принципом: лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, и электронные образовательные ресурсы. Это очень интересно учащимся. Некоторые физические явления и процессы так же трудно продемонстрировать в школьных условиях. Это приводит к тому, что некоторые ученики испытывают трудности в изучении физики, так как не в состоянии мысленно представить необходимые процессы и явления. Для этого использую ЭОР и ОМС, которые содержат опыты, записанные в виде анимации.

• On-Line модели и эксперименты которые я применяю на уроках физики:

• http://teachmen.ru/work/virt_lab.html - виртуальная лаборатория

1.Молекулярная физика. Эксперименты. Задачи

Комплект из 4 программ по темам: "Идеальный газ. Уравнение состояния", "Теплота. Внутренняя энергия. Работа", "Тепловой двигатель", "Испарение. Конденсация. Реальный газ". Предусмотрено проведение компьютерных экспериментов и выполнение системы заданий.

2.Атомная и ядерная физика

Физика микромира в экспериментах и задачах. Пакет программ - своеобразный тренажер для развития физической интуиции, создания наглядных образов и представлений по изучаемым вопросам. На компьютере реализованы и такие эксперименты, постановка которых трудна или вообще невозможна в учебной лаборатории ( определение проникающей способности радиоактивных излучений, запуск реактора и многое другое ).

3.Атомная физика. Демонстрационные эксперименты

В помощь лектору: демонстрация установки для наблюдения эффекта Комптона, классический опыт по рассеянию электронов на атомах, спектральные линии атомарного водорода, принцип работы He-Ne лазера, движение частицы в прямоугольной потенциальной яме.

4.Безопасная радиация

Образовательная программа для знакомства с типами излучений, естественными и искусственными источниками радиации, с безопасными дозами излучения. Содержит учебную игру "Найти и обезвредить!".

5.Конструктор атомов

Тренажер для изучения электронных конфигураций различных атомов. В качестве "строительного" материала можно использовать протоны, нейтроны, электроны, мюоны и античастицы. Есть возможность оценить энергию электрона в каждом из состояний.

6.Дискретность атомных состояний. Опыт Франка и Герца

Конспект лекции. Экспериментальное доказательство дискретности атомных состояний, метод задерживающего потенциала. Возможность самостоятельного экспериментирования. Лекции нобелевских лауреатов.

7.Корпускулярно-волновой дуализм

Конспекты лекций по темам: "фотоэффект", "эффект Комптона", "волновые свойства частиц". Изучение характерных свойств явления в ходе виртуального эксперимента. Несоответствие предсказаний классической физики экспериментальным результатам. Уравнение Эйнштейна. Возможность самостоятельного экспериментирования. Лекции нобелевских лауреатов.

8.Движение частиц в прямоугольной потенциальной яме

Конспект лекции. Решение уравнения Шредингера, описывающего движение частицы в прямоугольной потенциальной яме. Две компьютерные модели для иллюстрации характерных черт движения макро- и микрочастиц, исследования характеристик движения.

9.Квантовый гармонический осциллятор

Конспект лекции. изучение качественной стороны решения уравнения Шредингера для гармонического осциллятора, выяснение отличий получаемых результатов от выводов классической механики. (Изложение дополнено демонстрациями на компьютерных моделях.) характерных черт движения макро- и микрочастиц, исследования характеристик движения.

10.Рассеяние частиц. Эффект Рамзауэра (new)

Конспект лекции. Решение уравнения Шредингера, описывающего одномерное движение частицы при наличии прямоугольного потенциального барьера. Описание опыта по рассеянию электронов на атомах инертных газов. Компьютерная модель для исследования характеристик движения.

11.Рассеяние частиц. Туннельный эффект (new)

Изучение качественной стороны решения уравнения Шредингера для движения частиц при наличии потенциального барьера, выяснение отличий получаемых результатов от выводов классической механики. Примеры явлений. Традиционное изложение дополнено демонстрацией на компьютерной модели.

12.Атом водорода

Конспект лекции. Традиционное изложение темы, дополненное двумя демонстрациями на компьютерных моделях и доказательством актуальности изучения водородоподобных систем в настоящее время.

13.Многоэлектронные атомы. Заполнение электронных оболочек (new)

Оценка энергии и размера атомов. Распределение электронов в атоме по возможным квантовым состояниям (с дополнением демонстрацией на компьютерной модели).

14.Устройство и работа лазера

Изучение принципов работы лазера с проведением виртуального эксперимента.

15.Механика. Эксперименты. Задачи

Комплект из 12 программ дает возможность школьникам наблюдать, как развивается во времени то или иное явление, задавать параметры и тут же проверять, к каким последствиям это приводит, а также учит отображать изучаемое явление в аналитической и графической формах.

Также в своей работе применяю множество интерактивных плакатов:

http://seninvg07.narod.ru/index.htm - Компьютер на уроке, сайт учителей физики и математики  

И нтерактивные плакаты и лабораторные работы:

Требования ФГОС к метапредметным  результатам освоения основной программы следующие:

---активное использование речевых средств и средств информационных и коммуникационных технологий для решения коммуникативных и познавательных задач;

---использование различных способов поиска (в справочных источниках и открытом учебном информационном пространстве сети Интернет), сбора, обработки, анализа, организации, передачи и интерпретации информации в соответствии с коммуникативными и познавательными задачами и технологиями учебного предмета.

Причин компьютеризации обучения физике можно назвать много:

• Человек, освоивший персональный компьютер, быстро убеждается, что с его помощью писать, рисовать, чертить и делать множество других дел можно более продуктивно, чем без него.

• Набрать на компьютере и распечатать на принтере задание для контрольной работы значительно быстрее и удобнее, чем писать их вручную или печатать на пишущей машинке.

• Один раз введенные в память компьютера, они могут быть распечатаны, причем в случае необходимости содержание заданий легко откорректировать

• Компьютер, имеющий доступ к Интернету, может помочь учителю, ученику в получении разнообразной и полезной дополнительной информации.

• Компьютер универсален, он - гораздо лучшая "контролирующая машина", чем те, что разрабатывались ранее; при работе с ним можно использовать все полезные наработки программированного обучения, им можно заменить телевизор и кинопроектор, таблицы, плакаты, кодограммы, калькуляторы и многое другое.

• Физика - наука экспериментальная, и для ее изучения необходимо использовать опыты. Компьютер выступает как часть исследовательской установки, лабораторного практикума, на нем можно моделировать различные физические процессы.

• В помощь учителю физики для организации занятий с помощью компьютера в настоящее время выпускается множество учебных программ.

2. Изложение учебного материала, в котором преподаватель передает компьютеру часть своих функций, что усиливает воздействие на учеников, т.к. усвоение учебного материала идет также путем зрительного восприятия. Но при этом преподаватель не заменяется компьютером, а остается главным действующим лицом, в полной мере реализуя свои индивидуальные творческие особенности.

Я создал Web-страницу «Методическая копилка в помощь учителю физики и астрономии» и работаю над ее пополнением.

Цель:

В обобщенном виде собрать материал об уроке для практического использования в организации и проведении учебного процесса.

Задачи :

1)     Образовательные:

а) развитие умения работать с электронным учебником

б) научиться моделировать физические и астрономические процессы с помощью компьютера

в)  показать связь физики с другими предметами школьного курса

г) показать возможность использования полученных на уроках знаний  в быту, технике, народном хозяйстве

2)     воспитательные:

а) формирование интереса к предмету астрономии и физики

б) развитие самостоятельности, коллективизма при выполнении практического задания

в) совершенствование обще-учебные умения: планировать свои действия при моделирование процесса, подготовка рабочего места, оформление результатов

3)     развивающие:

а) развитие умения сравнивать, обобщать, выделять главное

б) развитие логического мышления

в) развитие творческой активности у учащихся

Содержание дидактического материала :

Успешность усвоения содержания астрономии и физики во многом зависят от положительного отношения и интереса к ней, одной из основных задач данного курса является  развитие интереса к изучению астрономии и физики. Поэтому в данном курсе можно применить и расширить свои знания с помощью новейших компьютерных технологий. Познакомиться с элементами астрономии. С интерактивным пошаговым решением задач на компьютере. Проверить свои знания с помощью тестирования с применением компьютерных технологий. Что затруднено в процессе обычного обучения из-за большой наполненной и разно уровневой подготовки класса.

Содержание данного курса позволяет учащимся на практике развить следующие умения и навыки.

1)Написание рефератов с использованием Интернет технологий.

2)Интерактивное пошаговое решение задач на компьютере .

3)Участие в проектной деятельности .

4)Проводить наблюдение явлений и процессов.

5)Оформлять результаты в виде графиков, таблиц, диаграмм.

Используемые источники информации (литература, Интернет, ЦОР и др.)

Электронные образовательные ресурсы, находящиеся в открытом доступе в сети Интернет, представленные в информационной системе «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов», http://school-collection.edu.ru ;

-А. М. Романов "Занимательные вопросы по астрономии и не только"  Москва, Издательство МЦНМО, 2005;

-Энциклопедия выпускника физического факультета МПГУ Бумагина А. Б.;

http://k-yroky.ru/– портал для учителей

http://rusedu.ru/– архив учебных программ

http://eor.edu.ru/ – Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов

Новые средства обучения, технологии могут быть эффективными только в том случае, когда педагог ими владеет в совершенстве.  Использование информационных и коммуникативных технологий (ИКТ) в учебном процессе является актуальной проблемой современного школьного образования. Использование ИКТ в учебном процессе предполагает, что учитель умеет:

• обрабатывать  текстовую, цифровую, графическую и звуковую информацию при помощи соответствующих редакторов для подготовки дидактических материалов, чтобы работать с ними на уроке;

• создавать слайды по данному учебному материалу , используя редактор презентации MS PowerPoint , продемонстрировать презентацию на уроке;

• использовать имеющиеся готовые программные продукты по своей дисциплине;

• организовать работу с электронным учебником на уроке;

• применять учебные программные средства ;

• осуществлять поиск необходимой информации в Интернете в процессе подготовки к урокам и внеклассным мероприятиям;

• организовывать работу  с учащимися по поиску необходимой информации в Интернете непосредственно на уроке;

• разрабатывать тесты, используя готовые программы - оболочки или самостоятельно, и проводить компьютерное тестирование.