Моделирование физических процессов посредством икт

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОСРЕДСТВОМ ИКТ.

Сегодня информационные технологии применяются почти во всех сферах человеческой деятельности. Не является исключением в этом образовательный процесс. Есть много способов повышения эффективности обучения. Использование ИКТ является сегодня одним из основных способов. Множество организационных, методических, дидактических проблем учебного процесса можно решать с помощью информационных технологий. Они позволяют разнообразить методы обучения, повысить уровень усвоения учебного материала, проводить исследования, которые другим школьным оборудованием выполнить нельзя.

Процесс обучения физике, из-за особенностей предмета, предоставляет благоприятные условия для использования современных информационно-коммуникационных технологий, которые дают огромные возможности для решения широкого круга задач. Это и применение компьютерных тренажеров, и виртуальные лабораторные работы, и компьютерные демонстрации процессов, и готовые компьютерные программы, а также компьютерное моделирование, выполнение компьютерных практикумов и др.

В процессе обучения физике учитель должен помогать учащимся повышать свои способности к саморазвитию и познавательной деятельности. Необходимо научить их самостоятельно овладевать знаниями, применять свои знания в учении и в практической деятельности. Это является одной из основных задач современной школы.

Использование информационно-коммуникационных технологий в процессе обучения физике сегодня позволяет:

- Увеличить мотивацию учащихся к учебной работе;

- Дать возможность им выбирать свой темп выполнения самостоятельной работы;

- Дать быстрый доступ к разным источникам информации;

- Включить в процесс обучения эксперименты из самых разных областей физики;

- Повысить наглядность при объяснении физических процессов;

- Обеспечить возможность продуктивной работы при использовании разных компьютерных программ, которые моделируют реальные физические процессы;

- получить опыт использования информационных технологий для самообразования.

Во время урока физики учитель рассказывает о различных природных процессах, об устройстве физических приборов, объясняет зависимость одних физических величин от других. Информационные технологии оказывают ему в этом большую помощь. Одним из наиболее эффективных методов в преподавании физики я считаю лабораторный метод. Лабораторный метод основан на проведении экспериментов, исследований самими учащимися. Существует немало программ, позволяющих оперативно продемонстрировать нужный эксперимент на мониторе компьютера, создать модель данного процесса.

Эти программы условно можно разделить на несколько групп:

- Демонстрационный виртуальный эксперимент - выполняет демонстрацию физических явлений, объясняет устройство машин, приборов. Программа предоставляет возможность обучаемым визуально познакомиться с изучаемым процессом, явлением.

- Моделирующий эксперимент – выполняется замена обычного натурального эксперимента компьютерным. Эти программы предоставляют обучаемым больше возможностей для размышлений, обеспечивают более глубокое и прочное усвоение знаний.

- Графический виртуальный эксперимент – в ходе работы создаются и исследуются графики зависимости физических величин.

- Вычислительный виртуальный эксперимент - рассчитываются математические модели реальных физических процессов. Это позволяет планировать эксперимент, проводить испытания, опыты, обрабатывать данные.

Компьютерное моделирование дает наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и процессов. Оно показывает их во всех деталях, которые часто остаются не замеченными при наблюдении реальных явлений в экспериментах. Использование моделей при этом предоставляет уникальную возможность визуализации, т.е. возможность увидеть не реальное явление природы, а упрощённую модель этого явления, не достижимую при выполнении реального физического эксперимента. При этом есть возможность поэтапно добавлять в ходе эксперимента дополнительные факторы, которые будут усложнять модель и, в конце концов, приблизят её к реальному физическому явлению.

Графические модели позволяют одновременно в ходе эксперимента видеть построение соответствующих графиков, что увеличивает их наглядность. Такие модели ценны особо, так как ученики часто испытывают затруднения во время построения графиков и их чтении.

При изучении физических процессов в виде графических построений учащимся предлагается использовать интерактивные модели. На этих моделях хорошо видно, каким образом и насколько изменяется значение одной величины при изменении другой. Также видно, как при этом изменяется расположение и наклон графиков.

Компьютерное моделирование помогает сделать наглядными процессы, происходящие на молекулярном и атомном уровнях, ядерные процессы. Моделирование же физических явлений из других областей физики, наряду с демонстрацией стандартных лабораторных опытов, обеспечивает более глубокое осмысление учащимися сути этих процессов ввиду их более разностороннего освещения, лучшей наглядности и более глубоко выполняемого анализа.

Эффективность урока с применением ИКТ часто зависит от возможности совместного использования виртуальных экспериментов и лабораторных опытов, презентаций, наличия среды дистанционного обучения и сетевых источников информации.

Моделирование физических процессов и явлений целесообразно использовать в качестве основы при построении урока, содержащего фронтальный эксперимент. При этом включать его можно в любой из этапов урока. Можно его использовать и в ходе экспериментальных заданий для усиления интереса к физике у обучаемых, для обеспечения более углубленного освоения темы.

Чаще всего в рамках учебной программы учителю физики на уроке приходится прибегать к помощи моделирующих и демонстрационных виртуальных экспериментов. Демонстрационная модель предоставляет ученику возможность зрительно познакомиться с изучаемым физическим явлением и узнать устройство и принцип действия приборов, разных устройств. При выполнении поисково-исследовательских работ стоит применять графические и вычислительные виртуальные эксперименты.

В любом эксперименте необходимо измерять физические величины. От точности измерения зависит результат эксперимента. Как правило проведение эксперимента ограничено по времени структурой урока. Поэтому важно не допустить ошибку в измерениях. В этом может помочь компьютерная программа.

Для меня особенно удобной и эффективной стала среда дистанционного обучения с открытым исходным кодом - Moodle. В системе можно создавать и хранить электронные учебные материалы и задавать последовательность их изучения. Благодаря тому, что доступ к Moodle осуществляется через Интернет или другие сети, кадеты не привязаны к конкретному месту и времени, могут двигаться по материалу в собственном темпе из любой места, где есть интернет. Электронный формат позволяет использовать в качестве «учебника» не только текст, но и интерактивные ресурсы любого формата. При этом обучение можно осуществлять как асинхронно, когда каждый кадет изучает материал в собственном темпе, так и в режиме реального времени, организовывая онлайн лекции и семинары. Система поддерживает обмен файлами любых форматов.

На этом качественно новом уровне процесса обучения возможным становится приобретение и развитие у обучаемых навыков манипуляций с готовыми математическими моделями объектов, компиляции сложных систем и устройств, т.е. проведения конструкторских работ, а также модернизации моделей, их обобщения для новых условий, т.е. проведения исследовательских работ.