ТРАНСФОРМАЦИЯ КОЛИЧЕСВЕННЫХ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ В ЛАБОРАТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ КОМПЬЮТЕРНЫМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ ИХ УСЛОВИЙ
Сухлоев Михаил Петрович,
Ростовский центр информатизации образования,
Калашникова Светлана Борисовна,
Международный факультет Донского Государственного Технического Университета,
г. Ростов-на-Дону
Одной из проблем в преподавании физики в школе заключается в сужении экспериментальной базы. Главная причина - существующее оборудование морально и физически устарело. Компьютерное моделирование условий количественных задач позволяет превратить их решение в лабораторный эксперимент.
Рассмотрим практическую реализацию на примере решения задач по теме “Электростатика”. В основе технологии лежит использование компьютерной модели (виртуализация физической реальности), в которую заложены параметры конкретной задачи - первый уровень виртуализации, второй уровень - все параметры участвующих в эксперименте объектов, что значительно усиливает исследовательскую компоненту. Например, в задаче необходимо определить величину одного заряда, если известны величина другого заряда и имеется датчик величины силы. Для решения задачи обычным аналитическим способом с использованием формулы закона Кулона явно не достает данных, так как в одном уравнении имеется две неизвестных величины: величина второго заряда и расстояние между ними, но именно этот факт и является условием для погружения учащихся в проблемно-ориентированную обучающую среду, которая обладает недостающей информацией, а главное вынуждает учащегося к проведению эксперимента. Сама модель демонстрирует произвольное расположение двух зарядов (одноименных или разноименных) в пределах градуированной координатной сетки, при перемещении зарядов в разные точки электрического поля появляется изображение вектора силы. Только извлекая информацию из данной модели и исследуя ее, учащиеся могут решить поставленную задачу, при этом каждый реализует ее решение на своем уровне.
В результате апробации нами условно, с учетом степени оптимизации исследования, выделены следующие уровни решения поставленной задачи:
нулевой
(без перемещения зарядов и взяв дополнительную точку на сетке как вершину прямого угла, по теореме Пифагора вычисляется расстояние между зарядами и далее по формуле определяется искомая величина);
первый
(перемещением заряды располагаются на одной горизонтальной прямой координатной сетки, что упрощает определение расстояния и затем вычисляется искомая величина);
второй
(перемещением заряды располагаются на единичном расстоянии, что позволяет значительно упростить вычисление искомой величины);
третий
(после проведения нескольких экспериментов сопоставляются результаты и методом усреднения определяется искомая величина).
Следующий этап углубления исследовательской деятельности учащихся реализуется на задачах по нахождению характеристик среды. Например, условие задачи по нахождению диэлектрической проницаемости среды состоит из трех слов и не содержит никаких данных - "Определите диэлектрическую проницаемость среды?". В компьютерной модели учащемуся предлагается самому присвоить телам величины зарядов, а далее производить перемещение и активизировать датчик силы.
Таким образом, предлагаемая технология формирует такую проблемно-ориентированную обучающую среду, в которой каждый учащийся развивает свой исследовательский стиль познания, приобретает навыки экспериментальной работы, совершенствует различные способы мыслительной деятельности, что позволяет от деклараций о преимуществах продуктивного обучения перейти к реализации его на практике.
