Научтруд
Войти

Формування фізичних понять механіки з використанням демонстраційних комп’ютерних моделей

Научный труд разместил:
Perad
20 сентября 2020
Автор: Наталія Мисліцька

3. Дахшлегер В. К. Лекция как метод работы в вузе // Сов. педагогика — 1943. — №4. — С. 13-18.

4. Кирмайер М. Мультимедиа. — СПб: ВИУ-Санкт-Петербург, 1994.
5. Мединский Е. Н. Лекция как метод учебной работы в педагогических учебных заведениях. — М.: Мос. гос. пед. ин-т., 1935.
6. Штокман И. Т. Вузовская лекция. — К.: Вища школа. — 1981. — С. 150.
7. Досвщ Вщенського медичного ушверситету в реформуванш системи осв™: Перспективи сшвпращ / За ред. Л. Я. Ковальчука. — Тернотль: ТДМУ, 2006. — 290 с.
8. Селевко Г. К. Современные образовательные технологии: Учеб. пособ. — М.: Народное образование, 1998. — 256 с.
9. Физиология человека // Под. ред. Шмидта Р., Тевса Г. — М.: Мир, 1996.
10. Стучинська Н. В. 1нтегращя фундаментально! та фахово! шдготовки майбутшх лiкарiв при вивченш фiзико-математичних дисциплш у медичному ушверситету Монографiя. — К.: Книга плюс, 2008. — 412 с.

Наталш МИСЛ1ЦЬКА

ФОРМУВАННЯ Ф1ЗИЧНИХ ПОНЯТЬ МЕХАН1КИ З ВИКОРИСТАННЯМ ДЕМОНСТРАЦ1ЙНИХ КОМП&ЮТЕРНИХ МОДЕЛЕЙ

У статтi запропоновано методику формування фiзичних понять (на прикладi поняття швидкос-т.г) з використанням демонстрацшних комп &ютерних моделей.

Постановка проблеми. Формування наукових понять в процес вивчення основ наук — одна з основних проблем педагопки, яка безпосередньо пов&язана з тдвищенням якост освгти. Впровадження засоб1в мультимед1а в методичну систему навчання ф1зики передбачае рацюна-л1защю його структури [ змкту, модершзащю форм [ метод1в навчання.

Аналiз останшх дослiджень. Шляхи тдвищення ефективност навчання на баз1 викори-стання мультимедшних технологш розглянул у працях М. I. Жалдака, Ю. О. Жука, В. Ф. Заболотного, О. I. 1ваницького, В. I. Клочко, Е. I. Машбиця, Н. В. Морзе, В. I. Сумського тощо. Нараз1 накопичено певний досвщ практичного використання мультимедшних засоб1в для супроводу навчального процесу тд час вивчення ф1зики. Проведено низку наукових досль джень з вивчення впливу мультимедшних технологш на розумовий розвиток учшв [ !х на-вчально-тзнавальну актившсть, на розкриття штелектуального потенщалу та творчих зд1бнос-тей. Вони переконливо сввдчать про незаперечш переваги рацюнального поеднання традицш-них методичних систем навчання з мультимедшними технолопями.

Формулювання цшей статтi. Результати анкетування учител1в [ учшв сввдчать, що вивчення мехашчного руху взагал1 [ нер1вном1рного зокрема, зводиться до формального засво-ення означень, формул, р1внянь, а також до розв&язання значно! кшькоси задач, здебшьшого однопланових (р1вном1рний рух з р1зними швидкостями на двох-трьох дшянках).

Як наслвдок, 1з-за скудного класного експерименту, в зв&язку з вщсутшстю бшьшоси не-обхвдних прилад1в у ф1зичному кабшета, слабкою !х матер1альною базою, ввдсутшстю ефектив-них комп&ютерних програм, що моделюють ввдповвдш рухи, а також 1з-за складност математи-чного апарату в учшв виникають певш труднощ1 розумшня кшематичних величин. Несформо-ваш в повнш м1р1 кшематичш поняття, !х поверхове засвоення призводять до зниження защка-вленост до вивчення кшематики, а в подальшому — зникнення штересу до вивчення ф1зики взагалт Для запоб1гання формал1зму та механщизму оволодшня знаннями [ цим самим забезпе-чення яюсного засвоення понять нер1вном1рного руху пропонуемо будувати навчальний процес на використанш демонстращйних комп&ютерних моделей.

Така схема вивчення ввдповвдае внутршнш лопщ конструювання картини свгту учнями ще! вжово! групи. Застосування засоб1в мультимед1а створюе певний комфорт навчання, чим сприяе зменшенню ввдчуження учшв ввд ф1зики. Поряд з цим позбавляе учителя потреби застосування зовшшньо! мотиваци у вигляд1 залякування перед неприемностями (низький бал, повь домлення батьюв тощо).

За одтею з класифжацш сучасно! психологи мислення за його формою под1ляють на три види: практично-дшове, образне (наочно-образне), словесно-лопчне (поняттеве) [3, 277]. Вони

Науков1 записки. Серш: Педагопка. — 2008. — №8

51

формуються у людини як в фшогенез^ так i в онтогенезi. Дослвдження психологiв свiдчать [1, 184], що для учнiв основно! школи значну роль ще вдаграе наочно-образне мислення у сприй-мант та усввдомленш навчального матерiалу. Тому використання комп&ютерних статичних та динамiчних моделей, ввдповвдно! кольорово! гами i звукового супроводу сприятимуть стiйкому засвоенню вiдповiдних понять, яю зберiгатимуться в пам&ятi учшв тривалий час. А висока як-iсть i стiйкiсть засвоення поняття на початковому етапi е необхвдною умовою для !х подальшо-го розвитку.

Так, ввдповвдно до програми з фiзики для загальноосвiтнiх навчальних закладiв [4] ви-вчення нерiвномiрного руху як видового поняття мехатчного руху розпочинаеться у 7-му кла-сi: формулюеться означення нерiвномiрного руху i вводиться одна iз його характеристик — се-редня швидкiсть.

У 9-му клас вiдбуваеться розширення обсягу та збагачення змiсту поняття нерiвномiрно-го руху, в повнш мiрi розкриваються суттевi зв&язки i вiдношення даного поняття з шшими.

Так як етапи вивчення нерiвномiрного руху розведеш в часi, тому властиво, що частина засвоених знань учнями втрачаеться. Дотримуючись принцишв наступностi та послвдовноста, виникае необхiднiсть вiдновити в пам&ят учнiв суттевi ознаки i характеристики понять, яю були сформован ранiше. Розв&язання цього питання iз врахуванням обмеженостi в часi спонукае учителiв до використання рiзних прижав та способiв оргашзацп навчального процесу. У цьо-му контекстi нами розроблений навчально-методичний комплекс, що базуеться на використанш демонстрацiйних комп&ютерних моделей, яю надають можливiсть за короткий час не тшьки пригадати, а й сприяти i значно допомогти у поглибленнi i завершеннi формування понять та дозволяють iнтенсифiкувати навчальний процес.

Для з&ясування суттевих ознак нерiвномiрного руху опираемось на комп&ютерне моделю-вання рiвномiрного та нершж^рного рухiв автомобiля, використовуючи при цьому запропо-нований нами ефективний прийом фжсування промiжних положень руху автомобшя. Порiв-нюючи цi рухи, зосереджуемо увагу учнiв на тому, що спшьним для порiвняння рiвномiрного i нерiвномiрного рухiв е наявнiсть умови: «за будь-якi рiвнi iнтервали часу», а суттевою озна-кою, за якою вони вiдрiзняються один ввд одного е вiдстань (шлях, перемщення), якi проходить тiло за кожен такий штервал часу. Якщо вiдстанi однаковi, рух називають рiвномiрним, вiдстанi рiзнi — рух нерiвномiрний.

Вивчення нерiвномiрного руху супроводжуеться формуванням низки понять: середня швидкiсть, миттева швидкiсть, прискорення.

При введеннi поняття середньо! швидкостi розглядаемо рух, який являе собою сукупшсть послiдовних рiвномiрних рухiв з рiзними за значеннями швидкостями.

Поняття середньо! швидкостi такого руху зазвичай визначаеться як фiзична величина, що дорiвнюе вiдношенню шляху, який пройшло тiло до штервалу часу, за який цей шлях пройдено. Це шляхова швидюсть. Вона е скалярною фiзичною величиною i визначаеться за формулою:

. . весь шлях I

середня швиокгсть =- ^ У с =-.

весь час t

Варто ознайомити учнiв iз означенням середньо! швидкостi перемiщення Яс = як векторно! величини, яка визначаеться вiдношенням перемщення до штервалу часу, за який було здшснено це перемщення. Розумшня ввдмшносп середньо! швидкостi руху вздовж траекторп i середньо! швидкостi перемщення мае велике практичне значения. У курм фiзики основно! школи ми не вiдрiзняемо !х у зв&язку з тим, що вивчаемо лише прямолшйний рiвномiрний рух без змши напрямку руху.

Результати контрольних робгт учнiв, якi брали участь у констатуючому експериментi для вивчення наявноста знань, умiнь i навичок, розраховувати значения Ус при нерiвномiрному рум, виявили, що бiльше 70% з них допускають типовi помилки.

Тому для повного i глибокого засвоення цього поняття пропонуемо супроводжувати по-яснення учителя демонстрацiею комп&ютерних моделей та оргашзащею роботи учнiв з робочи-ми зошитами-конспектами. Одним iз можливих завдань учням може бути завдання позначити

52 Науковi записки. Серiя: Педагогiка. — 2008. — №8

дшянки шляху певними кольорами (як на комп&ютернш моделГ), в формулi для розрахунку се-редньо1 швидкостi записати символи вiдповiдними кольорами. Цим самим до формування понять залучаемо ще один вид аналiзаторiв. У щлому такий пiдхiд (прийом) забезпечуе активне включення у роботу над сприйняттям навчального матерiалу як лiвоl пiвкулi головного мозку (рацюнальне, лопчне мислення), так i право1 (образне мислення).

Розв&язувати велику кiлькiсть задач на знаходження середньо1 швидкостi, як це роблять багато вчителв, не мае сенсу, адже саме поняття — середня швидюсть — у ввдомш мiрi понят-тя допом1жне. Однак важливо провести тдготовку учшв до необхiдностi знання iнших кшема-тичних величин. Для цього варто здшснити усестороннiй аналiз залежностi значення ще1 вели-чини вiд часу спостереження (визначення) руху, вiд значень швидкостей рiвномiрного руху на окремих дiлянках шляху тощо.

Пiсля розв&язування невелико1 кiлькостi задач аналiтичним способом на розрахунок сере-дньо1 швидкост нерiвномiрного руху тiла на двох-трьох дiлянках з постiйною, але неоднако-вою швидкiстю е необхiднiсть запропонувати розв&язування задачi iншим, зокрема графiчним способом. Наведемо приклад.

Задача. Визначити середню швидкiсть руху тша, якщо вiдомо, що

а) першу половину часу тшо рухалося зi швидкiстю а другу — зi швидкiстю Чг, при-чому VI > Чг;

б) першу половину шляху тшо рухалося зi швидюстю VI, а другу — зi швидкiстю Чг, при-чому VI > Чг;

Розв язання. Записуемо формулу для розрахунку середньо! швидкоста: чс = -—- .

А + &г

Пiсля певних лопчних мiркувань i математичних розрахункiв отримуемо розв&язок для

V + V 2v1v г

двох випадкiв: а) vc = ^ ; б) Vс = V + у ■

Звертаемо увагу учнiв на те, що середню швидкiсть не завжди можна розраховувати, як середне арифметичне значень швидкостей.

На завершення ще раз наголошуемо на тому що, якщо окремi дiлянки шляху ¡1, 1г, ¡з тiло проходило за ввдповвдш iнтервали часу &1, &г, &з, то для обчислення середньо1 швидкостi треба спочатку знайти весь пройдений шлях i весь час цього руху, а потам — ввдношення цих величин:

I + 1г +13

^ = г !.

А + &г + &з

Рис.1. Вигляд графiчних залежностей НМК для формування поняття середньо! швидкост

нерiвномiрного руху

З метою навчання вмшню аналiзувати i передбачати можливий результат розв&язування задачi отриманий аналiтичний розв&язок варто штерпретувати графiчно. Так, за графжом зале-жностi швидкостi руху ввд часу аналiзуемо, якою буде середня швидюсть руху за умови, що час руху iз меншою (бiльшою) швидкiстю бiльший (менший) часу руху iз бiльшою (меншою). Ви-користання при цьому НМК дозволяе побудову графтв V = _/(&) i Vc = ,/(&) (рис. 1) та сприяе усвь домленому сприйманню учнями фiзичноl сутi та графiчноl штерпретацп розглядуваного проце-су. На цьому етат формування ввдмшностей мiж графiчним залежностями V,; = _/(&) та v1(t) i Vг(t) зручно використовувати програму ОКЛЫ [5], яка дозволяе виводити на екран моштора одноча-сно деюлька графтв.

Науков1 записки. Серш: Педагопка. — гООВ. — №8 53

Аналiзуючи з учнями представленi на рис.1 графiчнi залежноста, доходимо висновку, що у випадку рiвномiрного руху на двох дшянках з рiзними швидкостями значення середньо1 шви-дкостi знаходиться в межах У1 < Ус < У2, при цьому значення Ус залежить вiд того, який штервал часу тiло рухалось зi швидкiстю У1, а який зi швидкiстю У2. Лiнiя графiка Ус(?) наближаеться, вiдповiдно, ближче до лшп У^) або У2(0, що можна спостертати на екранi монiтора.

Зосереджуемо увагу учшв i на тому, що шлях, пройдений тшом за весь час руху в обох випадках, однаковий. Так, шлях, розрахований за формулою 5 = У1?1 + У2?2 як сума довжин двох дшянок, мае однакове значення з розрахованим за формулою 5 = Ус(^ + ?2).

Опираючись на ввдому учням властивiсть, що площа, обмежена графiком швидкостi, осями координат i моментом часу, чисельно рiвна пройденому шляху, вказуемо щ площi на комп&ютернiй моделi. Утвореш прямокутники заштрихованi рiзними кольорами ввдповщно до кольору лшп графiчноl залежност (рис. 2).

40 а 1 1 \\

&1 >I А*

Рис. 2. Слайд-кадри ППЗ «Середня швидшстъ»

Ще один важливий аспект, що вартий зосередження уваги учнiв. Це аспект формування поняття середнього. При подальшому вивченнi фiзики до нього буде необхiднiсть повернутися для визначення ефективно1 кiлькостi теплоти, яка видiляеться в провiднику при проходжент змiнного електричного струму, при формуванш поняття ефективного значення сили змшного струму тощо. Наголошуемо, що нер1вжмрний рух нам зручно вивчати (описувати), звiвши (уявивши) його до р1вжмрного руху. Тому середньою швидюстю нерiвномiрного руху ми на-звемо (виберемо) швидюстю такого рiвномiрного руху, при якому за той же промiжок часу талом буде пройдений такий же шлях, як i при нер1вжмрному руст Спрощуе усввдомлення учнями такого прийому застосування на цьому етапi пояснення з використанням ДКМ.

Пiд час подготовки до формування наступних кшематичних величин, зокрема прискорен-ня, повернемось до графiчних залежностей, представлених на рис. 2 з метою ввднаходження вь дповiдi на запитання, про яю площi ведеться мова. Зручно вс вiдмiнностi у використаннi значення Ус для знаходження пройденого шляху при нер1вжмрному русi, ввд способу знаходжен-ня шляху при рiвномiрному русi, проаналiзувати за графжом шляху. При цьому його будуемо в тих же часових штервалах, що i залежнiсть У^).

Отримуемо висновок, що при будь-яких штервалах ? < 1-руху шлях, визначений за значен-ням Ус, менший за реально пройдений, якщо графж руху мае вигляд, зображений на рис. 3, або матиме завищене значення при рум, якому ввдповвдае графж, зображений на рис. 4.

54

Науков1 записки. Серш: Педагопка. — 2008. — №8

Рис. 3 Рис. 4

Слайд-кадри ДКМ «Середня швидгастъ»

Таким чином, як результат аналiзу вищеописаного буде висновок про те, що знання зна-чення середньо1 швидкостi не дозволяе розв&язати основну задачу кiнематики — визначити по-ложення матерiальноl точки (тша) в будь-який момент часу. Однозначно, за умови вiдомого значення Ус, задача може бути розв&язана лише для всього того штервалу часу, для якого визна-чалась середня швидюсть.

Отже, з&являеться потреба введення шшо1 (чи iнших) фiзичних величин, що характеризу-ватимуть рух тша зi змiнною швидкiстю та завдяки яким можна розв&язати основну задачу кь нематики.

Висновки. На наш погляд, варто розробляти i використовувати у навчальному процеи такi демонстращйш комп&ютерт програми, якi допомагають учителю при поетапному введенш i формуванш того чи iншого поняття. Вони повинш органiчно доповнювати розповiдь учителя, не перевантажувати заняття i зосереджувати увагу на суттевих ознаках поняття, можуть вико-ристовуватись пiд час самостшно! роботи учнiв при засвоенш вiдповiдного поняття.

Л1ТЕРАТУРА

1. Вжова та педагопчна психолопя: Навч. пойб. / О. В. Скрипченко, Л. В. Долинська, З. В. Огоро-дншчук та ш. — К.: Просвгга, 2001. — 416 с.
2. Заболотний В. Ф., Мислщька Н. А. Демонстращйш комп&ютерш модел1 в систем1 засоб1в формуван-ня ф1зичних понять. — Вшниця: ВДПУ, 2008. — 110 с.
3. Психолопя: Пщручник / Ю. Л. Троф1мов, В. В. Рибалка, П. А. Гончарук та ш. — К.: Либщь, 2003. — 560 с.
4. Програма для загальноосв1тшх навчальних заклад1в. Ф1зика, 7-11 класи. Бугайов О. I. та шш1 // Ф1зика. — 2001. — №22-23. — 94 с.
5. Комп&ютер на уроках ф1зики: Пойбник для вчител1в / М. I. Жалдак, Ю. К. Набочук, I. Л. Семе-щук. — КостошльЮ РВП «РОСА», 2005. — 228 с.

Ганна СКАСК1В, Тетяна СКАСК1В

ВИКОРИСТАННЯ 1НФОРМАЦ1ЙНИХ ТЕХНОЛОГ1Й ПРИ ФОРМУВАНН1 КОМУН1КАТИВНИХ УМ1НЬ УЧН1В НА УРОКАХ УКРА1НСЬКО1 МОВИ

У статтi аналЬзуютъся переваги впровадження в навчальний процес i застосування комп &ютерних технологш при вивчент укратсъкоЧ мови, зокрема на уроках iз розвитку зв &язного мов-лення.

Постановка проблеми. Людство вступило в новий етап розвитку суспшьства на основi шформатизацп знань i високоефективних технологш. Система освгти покликана розв&язувати принципово нову глобальну проблему — тдготовку людини до життя i дiяльностi в нових для

Науков1 записки. Серш: Педагопка. — 2008. — №8

55
Другие работы в данной теме: