Учебное – методическое пособие «Основы моделирования физических процессов»

Обилие иллюстраций, анимаций и видеофрагментов, гипертекстовое изложение материала, звуковое сопровождение, возможность проверки знаний в форме тестирования, проблемных вопросов и задач дают возможность ученику самостоятельно выбирать не только удобный темп и форму восприятия материала, но и позволяют расширить кругозор и углубить свои знания.В рамках данной работы проведено создание модели учебного материала по темам разделов физики «Основы молекулярно-кинетической теории», «Основы теории колебаний»1.2. Обзор учебного материала для проектирования электронного учебного пособияОбъектом проектирования в рамках данной работе является программа курса физики 10 класса по разделу «Молекулярно-кинетическая теория».Цели программы:• формирование общеучебных умений и навыков на основе средств и методов физики, в том числе овладение умениями работать с различными видами информации, самостоятельно планировать и осуществлять индивидуальную и коллективную информационную деятельность, представлять и оценивать ее результаты;• пропедевтическое изучение понятий основного курса школьной физики, обеспечивающее целенаправленное формирование общеучебных понятий в области молекулярно-кинетической теории.;• воспитание ответственного и избирательного отношения к информации; развитие познавательных, интеллектуальных и творческих способностей учащихся. Задачи программы:• создать условия для осознанного использования учащимися при изучении школьных дисциплин таких общепредметных понятий, как «идеальный газ», «изопроцессы», «реальный газ»; • сформировать у учащихся умения организации собственной учебной деятельности, включающие: целеполагание как постановку учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что требуется установить; планирование как определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата, разбиение задачи на подзадачи, разработку последовательности и структуры действий, необходимых для достижения цели при помощи фиксированного набора средств; прогнозирование как предвосхищение результата; контроль как интерпретацию полученного результата, его соотнесение с имеющимися данными с целью установления соответствия или несоответствия (обнаружения ошибки); коррекцию как внесение необходимых дополнений и изменений в план действий в случае обнаружения ошибки; оценку — осознание учащимся того, насколько качественно им решена учебно-познавательная задача;• сформировать у учащихся умения и навыки информационного моделирования как основного метода приобретения знаний: умение преобразовывать объект из чувственной формы в пространственно-графическую или знаково-символическую модель; умение строить разнообразные информационные структуры для описания объектов; умение «читать» таблицы, графики, диаграммы, схемы и т. д., самостоятельно перекодировать информацию из одной знаковой системы в другую; умение выбирать форму представления информации в зависимости от стоящей задачи, проверять адекватность модели объекту и цели моделирования;• сформировать у учащихся основные универсальные умения информационного характера, такие как постановка и формулирование проблемы; поиск и выделение необходимой информации, применение методов информационного поиска; структурирование и визуализация информации; выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; самостоятельное создание алгоритмов деятельности при решении проблем творческого и поискового характера;• сформировать у учащихся широкий спектр умений и навыков использования средств информационных и коммуникационных технологий для сбора, хранения, преобразования и передачи различных видов информации; овладения способами и методами освоения новых инструментальных средств;• сформировать у учащихся основные умения и навыки самостоятельной работы, первичные умения и навыки исследовательской деятельности, принятия решений и управления объектами с помощью составленных для них алгоритмов;• сформировать у учащихся умения и навыки продуктивного взаимодействия и сотрудничества со сверстниками и взрослыми: умение правильно, четко и однозначно формулировать мысль в понятной собеседнику форме; умение работы в группе; умение выступать перед аудиторией, представляя ей результаты своей работы с помощью средств ИКТ.Основными теоретическими компонентами программы курса физики, согласно данной программе, являются:- основы молекулярно-кинетической теории;- решение задач с использованием уравнения состояния идеального газа;- решение задач на изопроцессы.2.Разработка моделифизического процесса2.1. Разработка алгоритмов программного обеспеченияВ практической части курсовой работы выполнено проектирование модели физических процессов на примере математического маятника.Период колебаний математического маятника:Уравнение колебаний материальной точки:На рисунке 3 приведены данные построенной модели MSExcel. На рисунках 1, 2 приведены результаты расчета.Рисунок – Зависимость x(t)Амплитуда,см20Период1.418503353Шаг0.070925168tx,см0.0020.000.0719.020.1416.180.2111.760.286.180.350.000.43-6.180.50-11.760.57-16.180.64-19.020.71-20.000.78-19.020.85-16.180.92-11.760.99-6.181.060.001.136.181.2111.761.2816.181.3519.021.4220.00Рисунок – Результаты расчетаРисунок – Формулы расчетаЗаключениеВ рамках данной работы проведено изучение вопросов использования информационных технологий в процессе контроля знания и обучении материалам на примере школьного курса физики.В теоретической части работы проведен анализ областей использования компьютерного моделирования при обучении физике. Показано, что современные компьютерные средства позволяют проводить демонстрацию физических процессов, показ которых невозможен в условиях класса. Также программные модели могут быть использованы в качестве тренажеров и электронных учебных пособий, а также в качестве средства контроля знаний.Практический результат работы – созданная книга Excel, используемая для моделирования физического процесса колебаний математического маятника.Список литературыГоровенко Л. А., Коврига Е. В. Теория и практика компьютерного моделирования физических процессов: учебное пособие / Л.А. Горовенко, Е.В. Коврига. - Армавир: ФГБОУ ВО "Армавирский государственный педагогический университет", 2017. - 131 с. Шаповалов А. А. Педагогическое конструирование логических конспектов по физике: Учебное пособие / А. А. Шаповалов. - Барнаул: ФГБОУ ВО "АлтГПУ", 2018. - 107 с.Седунин В. А., Блинов В. Л., Шепелина Я. П. Моделирование физических процессов: учебное пособие / В. А. Седунин, В. Л. Блинов, Я. П. Шепелина. - Екатеринбург :УрФУ, 2016. - 123 с. Шаповалов А. А. Избранные главы физики для учителей: учебное пособие: / А. А. Шаповалов. - Барнаул : ФГБОУ ВО "АлтГПУ", 2018. - 155 с.Ковальчук Н. Н. Достижение метапредметных и личностных результатов на уроках физики на основе организации целенаправленных самостоятельных действий учащихся / Ковальчук Наталья Николаевна. – Владивосток: ДВФУ, 2019. - 26 с.Ряхова А. Г. Формирование развивающихся знаний на лабораторных занятиях по курсу общей физики технического вуза / Ряхова Анна Григорьевна. - Челябинск, 2018. - 25 с.Макеева В. В. Формирование индивидуальной траектории изучения физики в информационно-образовательной среде / Макеева Валентина Владимировна. - Екатеринбург, 2017. - 24 с.