Матеріали          схвалено         вченою         радою         Сумського          ОІППО 

(Протокол № 10 від 25.05.2014 р.)

Використання комп’ютерних технологій у викладанні фізики: Матеріали з досвіду роботи Дрозденка С.І., учителя фізики вищої категорії Саївської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів Липоводолинської районної ради – Суми: Сумський ОІППО, 2014. - 44 с.

Зміст

      Опис досвіду                                                                                                     4

      Додаток 1. Презентації сценаріїв уроків ………………………………….         20

Додаток 2. Повідомлення та      учнівська    презентація         до      уроку-         конференції «Радіолокація» ……………………………..…...      28

Додаток 3. Тематичний каталог демонстраційних моделей фізичних  дослідів та явищ …………………………………………...….. 33 Додаток 4. Лабораторні роботи ……………………………..…………… 35

Опис досвіду

Законами України «Про освіту», Національною доктриною розвитку освіти України в ХХІ столітті, «Про Основні засади розвитку інформаційного суспільства в Україні на 2007-2015 роки» передбачено однин із стратегічних напрямків розвитку освіти – її інформатизація. Інформаційні технології розширюють можливості учнів у якісному формуванні системи знань, умінь та навичок, їх застосування у практичній діяльності; сприяють розвитку інтелектуальних здібностей до самонавчання, створюють сприятливі умови для інтенсифікації навчальної діяльності учнів та підвищують ефективність навчально-виховного процесу.

У зв’язку з цим, стає актуальним пошук різноманітних форм і методів використання комп’ютерних технологій у навчально-виховному процесі будьяких дисциплін загальноосвітньої школи з тим, щоб зробити уроки посправжньому продуктивними, процес навчання цікавим. У цьому допомагає здійснення диференційованого підходу до навчання, об'єктивне і своєчасне проведення контролю знань і їх корекції. Враховуючи актуальність вищесказаного, заслуговує на увагу досвід роботи вчителя фізики Саївської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів С.І. Дрозденка з теми «Використання комп’ютерних технологій у викладанні фізики».

Сергій Іванович у Саївській загальноосвітній школі викладає фізику та інформатику. Школа має лише один кабінет інформатики, де і проходять заняття з фізики. Наповнюваність класів – 4-6 учнів. Кабінет інформатики укомплектований навчальним комп’ютерним класом на одне учительське та п’ять учнівських робочих місць. Кожен учень має можливість користуватися персональним комп’ютером. Учитель використовує комп’ютери під час викладання фізики для демонстрації презентацій, віртуальних дослідів та інше. Обладнання, яке може використовуватися в процесі викладанні фізики, мінімальне та застаріле, тому що поновлення його за останні 20 років не відбувалося. Не звертаючи уваги на ці умови, програма з фізики виконується в повному обсязі.

Дослідницька діяльність С.І. Дрозденка з використання комп’ютерних технологій у викладанні фізики базується на результатах наукових досліджень:  О. Бугайова, Є. Коршака, М. Головка, В. Заболотного, Ю. Жука, О. Ляшенка, Н. Сосницької, М. Шута з питання удосконалення шкільного фізичного експерименту засобами інформаційно-комунікативних технологій; поєднання традиційних засобів навчання, зокрема, друкованого підручника фізики з електронним; розробки педагогічних програмних засобів з вивчення окремих тем шкільного курсу фізики;

•  Н. Бойка, А. Байраківського, І. Голициної, Ю. Жука, Н. Разумовської, О. Семко щодо ефективного застовування засобів мультимедіа у викладанні фізики;

•  Б. Карпінського, О. Кузьминського, В. Монахова, О. Пінчука,  І. Роберта, П. Ротаєнка та інших, які базуються на застосуванні методів навчання з використанням засобів мультимедіа;

•  О. Єфремової, І. Пяних, О. Гнатюка про ефективність використання віртуальних дослідів на уроках фізики.

У педагогічній діяльності вчитель використовує описані в педагогічній літературі методи та прийоми застосування комп’ютерних технологій у викладанні фізики в загальноосвітній школі, пристосовує їх до відповідних умов сільської школи. Таким чином, досвід С.І. Дрозденко можна вважати репродуктивним.

У Сергія Івановича будь-який метод навчання збагачується за рахунок інтеграції комп’ютерних технологій навчання, що поєднують різні джерела сприймання інформації – звукові, візуальні, комбіновані; інтенсифікація навчання фізики здійснюється через урізноманітнення форм подання інформації – малюнків, анімацій, відеороликів, безпосередньої участі учнів у керуванні фізичними процесами на віртуальних фізичних установках; різні види комп’ютерних засобів моделюють умови навчальної діяльності та реалізують їх у різноманітних тренувальних вправах. 

Учителем накреслені основні напрями діяльності у викладанні фізики:

•  розвиток особистості учня та його адаптація у світовому інформаційному просторі; 

•  формування інформаційної культури учнів, забезпечення їх інформаційних потреб; 

•  залучення учнів до самостійного пошуку інформації, синтезу матеріалу, самостійного узагальнення та розв’язання проблем;

•  інтенсифікація навчання і виховання за рахунок використання комп’ютерних технологій; 

•  удосконалення науково-методичного забезпечення навчальновиховного процесу з фізики.

Для реалізації їх Сергій Іванович використовує апаратно-програмні засоби, рекомендовані Міністерством освіти та науки України, розроблені фахівцями України, Білорусії та Росії, які розміщені в мережі Інтернет. Повний функціональний програмно-методичний комплекс складають:

•  методичний комп’ютерний посібник «Електронний конструктор уроку. Фізика. – Видавнича група «Основа», 2011 (7 клас), 2012 (8, 9 класи), 2013 (10, 11 класи);

•  інтерактивний програмний засіб «Открытая физика» (частини 1, 2) – ООО «Физикон», 2002;  педагогічний програмний засіб «Бібліотека електронних наочностей. Фізика». – «Квазар-Мікро», 2004 (Фізика 7-9), 2005 (Фізика 10-11);

•  навчальне програмне забезпечення з фізики для 11 класів загальноосвітніх навчальних закладів «Фізика 11 клас» –  ЗАТ «Транспортні системи»;

•  «Физика в картинках» – НЦ «Физикон», 1993 (з мережі Інтернет);  анімації, створені вчителем В.Старощуком, які містяться на  веб-сторінці hppt://ihorchrenetsky.narod.ru/work.htm.

•  «Dip», розроблена спеціалістами кафедри фізики Криворізького державного педагогічного університету Бойком О.С. та Кадченко В.М.

У арсеналі вчителя понад 2500 анімацій, відеороликів, ілюстрацій та  фотографій, які використовуються на уроках-презентаціях. Для швидкого використання бібліотеки наочних посібників складений тематичний каталог, який систематично поповнюється новими матеріалами, переважно з мережі Інтернет. 

Ефективне розв’язання методичних проблем здійснюється за рахунок розробки власних сценаріїв уроку, які виконуються у вигляді мультимедійних презентацій за допомогою програми Power Point з пакета Microsoft Office (додаток 1). Презентації зберігаються в комп’ютері вчителя, класифіковані за класами. Кожному уроку відповідає окрема папка, яка містить презентацію – мультимедійний сценарій, конспект, підібрані ілюстрації, відеофрагменти та інші матеріали, необхідні для проведення уроку. 

При підготовці до презентації вчитель заздалегідь продумує структуру уроку, логіку викладення матеріалу і послідовність слайдів, яка визначає певний темп проведення кожного з його етапів. У презентації розміщено короткі тези, дати, імена, терміни, визначення, формули, які необхідно запам’ятати учням. Найбільш важливий матеріал, який розвиває асоціативну зорову пам’ять, виділяється кольором, шрифтом, обрамленням тощо. До слайдів додаються малюнки, анімації, відеоролики, навіть фрагменти мультфільмів. Наприклад, під час вивчення теми «Вимірювання фізичних величин» пропонується фрагмент мультфільму «38 попугаїв», де звірі намагаються виміряти довжину удава. Щоб сформувати уявлення про рівнодійну силу та навички додавання сил, Сергій Іванович активізує мислення учнів, демонструючи фрагмент мультфільму «Пригоди в Простоквашино», в якому герої гуртом тягнуть автомобіль, застряглий у снігу, або фрагмент мультфільму української народної казки «Ріпка». 

Мультимедійні презентації С.І. Дрозденко використовує на уроках для пояснення нового матеріалу, повторення, закріплення вивченого матеріалу, контролю та перевірки знань, створення проектів та творчих робіт з фізики. 

Кожен урок – це окрема презентація, яка містить усі його етапи. 

До уроку вивчення нового матеріалу включаються: організаційний момент, мотивацію навчання, оголошення теми уроку, актуалізацію опорних знань, очікувані результати, виклад нового матеріалу, рефлексію, домашнє завдання.

Для активізації пізнавальної діяльності на всіх етапах уроку  використовуються проблемні запитання на слайді «Поміркуй». Так проблемне запитання «Що означає цей знак? Що потрібно зробити, коли побачиш цей знак?» ставиться до малюнку під час вивчення теми «Радіоактивність» (9 клас).

Рис.1. Слайд з презентації «Радіоактивність».

Пошук відповіді відбувається в ході бесіди, коли учні висловлюють власні думки з проблеми та аргументують їх. 

У слайди рубрики «Поміркуй!» включаються приказки, загадки, фрагменти літературних творів, пояснення суті яких відображає матеріал уроку (рис. 2, 3, 4, 5).

Рис. 2. Фрагмент презентації «Зір. Око».

Рис. 3. Слайд з презентації «Теплові двигуни та охорона навколишнього середовища».

Рис. 4. Слайд з презентації «Теплові двигуни та охорона навколишнього середовища».

Рис. 5. Слайд з презентації «Атмосферний тиск. Вимірювання атмосферного тиску».

Вивчення нового матеріалу починається з обговорення очікуваних результатів. Учитель прагне досягти, щоб учні самостійно формулювали результати, надаючи навідні запитання, або формулює їх сам. Для реалізації даного завдання створюється слайд «Очікувані результати уроку».

Рис. 6. Очікувані результати – неодмінна умова мультимедійного сценарію уроку.

Слайди, що демонструють новий матеріал, містять малюнки, анімації з демонстраціями фізичних явищ, роботою механізмів, відеоролики. У процесі розповіді або бесіди візуальний матеріал слайдів супроводжується відповідним поясненням. Під час демонстрування відеоролика матеріал викладається частинами в залежності від швидкості сприйняття його учнями – призупиняється демонстрація відеоролика та неодноразово повторюється пояснення. Це дозволяє обговорити та уточнити наочний матеріал, допомагає учням зробити відповідні висновки та правильно тлумачити побачене. 

Презентація допомагає вчителю поєднати сприйняття навчальної інформації за допомогою слуху, зору, моторних дій (учні в зошити записують основний матеріал теми) та значно скоротити час на вивчення нової теми.

Слайди для закріплення навчального матеріалу містять проблемні запитання, демонстрацію розв’язку задачі. 

Наприклад, під час уроку «Механічна робота» у 8 класі учням пропонується задача та послідовність дій за її розв’яком. 

                                                                                                                                                                               з      прикладом

Рис. 10 – 17. Слайди з прикладом розв’язування задачі на обчислення роботи сили.

Здійснюючи рефлексію, вчитель не лише обговорює з учнями досягнуті результати (рис. 18), а й створює ситуацію незавершеності вивченої теми – ставить проблеми, які зазначаються в новому слайді «Що б ви хотіли дізнатися?» (рис. 19).

Рис. 18. Слайд «Очікувані результати», що завершує презентацію «Види теплопередачі».

Рис. 19. Слайд з презентації до уроку фізики у 8 класі «Види теплопередачі».

Презентація закінчується слайдом «Домашнє завдання». На таких слайдах демонструються загальні завдання, творчі (для підготовки повідомлень), номерація вправ для учнів з різним рівнем знань.

Рис. 20. Домашнє завдання. Слайд з презентації до уроку «Теплові двигуни та охорона навколишнього середовища»

Для активного повторення вивченого матеріалу або контролю знань учнів Сергій Іванович використовує анімації, які показувалися та пояснювалися під час вивчення нового матеріалу, але із зображень видаляє певні деталі, які на етапі пояснення несли нову інформацію. Вчитель ставить завдання: прокоментувати анімацію. Наприклад, засвоєння навчального матеріалу з теми «Двигун внутрішнього згорання» здійснюється за допомогою анімації роботи теплової машини з зображенням процесів – тактів двигуна внутрішнього згоряння з педагогічного програмного засобу «Бібліотека електронних наочностей. Фізика». – «Квазар-Мікро», 2004 (Фізика 7-9).

Рис. 21. Слайди для вивчення тактів двигуна внутрішнього згорання.

У «мультфільмі», який демонструється на етапі контролю, відсутні зображення теплових процесів.

Рис. 22. Слайди для перевірки якості засвоєння матеріалу з теми «Двигун внутрішнього згорання».

Учитель ставить завдання: «Назвати такти роботи теплового двигуна та процеси, які при цьому відбуваються.»

Для створення більш цікавої ситуації розташовує слайди з зображеннями тактів довільно. Завдання учнів: по зображенням назвати такти двигуна внутрішнього згорання та розташувати їх послідовно, відповідно до порядку роботи двигуна.

Сергій Іванович залучає до створення презентацій учнів. У його презентацію вставляються слайди, створені учнями, які відображають результати виконання домашніх творчих завдань, пошукову інформацію історичного, краєзнавчого характеру. 

Наприклад, перед вивченням теми «Радіолокація» (11 клас) учням пропонуються творчі завдання:

•     з’ясувати значення поняття «раділокація»;

•     дослідити історію створення першого радіолокатора;  вивчити галузі застосування радіолокації;

•     вивчити прояви радіолокації в живій природі.

Рис. 23. Слайди з презентації «Радіолокація», підготовлені учнями.

На урок-конференцію з даної теми учні готують повідомлення про радіолокацію в живій природі «Живі радіолокатори» (додаток 2) та «Українська радіолокаційна станція «Кольчуга».

Окремі домашні завдання творчого характеру учні супроводжують власними презентаціями. 

У даному випадку, вчитель використовує знання та навички учнів, отримані на уроках інформатики: уміння користуватися пошуковими системами в мережі Internet, створювати презентації в програмі Power Point, робити розрахунки та будувати графіки в програмі Microsoft Ecxel.

На уроках формування умінь та навичок також здійснюється мультимедійна підтримка процесу розв’язання задач. Крім слайдів з текстами задач та їх скороченого запису, розрахунків, перевірки відповідей, включаються слайди: 

-      які допомагають учням усвідомити ситуацію задачі та формує її образ (рис. 24); 

-      які є результатом з’ясування й усвідомлення фізичного змісту задачі, тобто усвідомлення станів і процесів, та побудову фізичної моделі ситуації задачі (рис. 25);

-      з математичною моделлю ситуації (рис. 26).

Рис. 24. Слайди, які допомагають учням усвідомити ситуацію задачі з теми

«Умови плавання тіл.» (8 клас).

Рис. 25. Слайд з аналізом фізичної ситуації задачі.

Рис. 26. Слайд з аналізом математичної моделі задачі.

Зрозуміло, що завдяки використанню презентації розв’язку задачі процес осмислення інформації переводиться з теоретичної площини у наочнообразну та наочно-дієву.

У своїй діяльності вчитель широко впроваджує комп’ютерне моделювання. Моделі оживляють матеріал, забезпечують демонстрацію того, що важко сприймається на статичних малюнках. Інтерактивність комп’ютерних моделей відкриває у процесі навчання нові можливості. 

У навчально-виховному процесі С.І. Дрозденко використовує такі види комп’ютерних моделей:

-   демонстраційного характеру, над якими здійснюється нечислове керування, тобто за допомогою клавіш або мишки;

-   дослідницького          характеру, над    якими          здійснюється       числове керування.

Комп’ютерна підтримка демонстрованих дослідів та явищ здійснюється за допомогою моделей, які імітують фізичні досліди, явища або ідеалізовані ситуації. Такі моделі використовуються у демонстраціях:

•     класичних дослідів;

•     дослідів та явищ, які не можна відтворити в шкільних умовах;

•     фізичних явищ, процесів, об’єктів, «внутрішню» сутність яких можна тільки уявити;

•     явищ мікро- та макросвіту, які неможливо спостерігати в оточуючому середовищі.

Для зручності використання моделей розроблено тематичний каталог (додаток 3).

Ефективність використання віртуальних дослідів досягається завдяки поєднанню дослідів у реальних та віртуальних умовах. Спочатку учням демонструється реальний дослід, обговорюються його результати та робляться висновки про закономірності явища чи процесу. Для пояснення виявлених закономірностей демонструється анімація. Наприклад, під час вивчення явища дифузії вчитель демонструє дифузію акварельної фарби у воді, а потім доповнює пояснення процесу на мікроскопічному рівні за допомогою анімації. Або вивчаючи будову та принцип дії гідравлічних машин, учні можуть побачити роботу машин за допомогою навчальної моделі гідравлічного пресу, а процеси, які відбуваються всередині даного пристрою, – на комп’ютерній анімації "Гідравлічні машини".

Демонстраційні досліди використовуються для того, щоб показати застосування явищ та використання їх властивостей. Наприклад, вивчаючи принцип дії сполучених посудин, учитель демонструє прилад "Сполучені посудини" (скляну трубку та піпетку, з’єднаних гумовою трубкою з затискачем). З метою встановлення властивостей сполучених посудин у скляну трубку Сергій Іванович наливає воду, а піпетку опускає якомога нижче. Якщо затискач зняти, то вода струменем починає підніматися над наконечником піпетки. Під час вивчення теми «Застосування сполучених посудин», використовує віртуальний дослід з принципом роботи сполучених посудин: принцип дії фонтана, артезіанського колодязя, шлюзу. 

Віртуальні досліди демонструються також у випадку, коли відсутнє обладнання та теоретичні знання учнів не можна підтвердити за допомогою фізичного експерименту або неможливо здійснити спостереження та дослідження фізичних явищ, виявити їх закономірності, бо наявне обладнання розраховане на задані параметри, які не змінюються в процесі роботи. Наприклад, під час вивчення тем «Інтерференція світла», «Дифракція», «Геометрична оптика», «Дисперсія, поглинання та розсіювання світла», «Поляризація світла», «Релятивістські ефекти в оптиці», С.І. Дрозденко  успішно використовує програму Dip, розроблену спеціалістами кафедри фізики Криворізького державного педагогічного університету Бойком О.С. та Кадченко В.М. Програма наочно демонструє залежність інтерференції та дифракції від параметрів перешкод та довжини хвилі, зміну збільшення лінзи від її діаметра та товщини та ряд інших властивостей та явищ світла, для підготовки демонстрацій яких необхідне спеціальне обладнання та тривалий час. 

Моделі дослідницького характеру надають можливість учителю:

•     у динаміці відтворювати деякі закономірності фізичних явищ, які слабо проявляються під час спостереження їх в реальних умовах;

•     змінювати в широких межах початкові параметри та умови дослідів, варіювати їх у часових масштабах;

•     моделювати ситуації, які неможливо відтворити у реальному фізичному експерименті;

•     візуалізувати нереальне явище природи, а його спрощену модель з поетапним підключенням до розгляду додаткових ускладнювальних чинників, які поступово наближають модель до реального явища.

Дослідницькі моделі використовуються для візуалізації теоретичних моделей об’єктів природи під час пояснення нового матеріалу. Наприклад, за допомогою моделі атома Бора вчитель демонструє перехід електрона з однієї орбіти атома на іншу під час вимушеного випромінювання та супроводжує поясненням вигляд спектру, який при цьому виникає (демонстрація «Вимушене випромінювання» з педагогічного програмового засобу «Бібліотека електронних наочностей, Фізика 10-11). 

Під час роботи з комп’ютерною моделлю пропонуються учням такі види діяльності:

-   ознайомитися з моделлю, її можливостями і функціональними принципами;

-   виконати комп’ютерний експеримент.

Завдання комп’ютерного експерименту – дослідити залежність певних величин від інших. Наприклад, під час вивчення тем «Рух тіла, кинутого горизонтально» та «Рух тіла, кинутого під кутом до горизонту» (10 клас), учні за допомогою віртуальної лабораторії під керівництвом учителя досліджують форму траєкторії тіла, залежність дальності польоту від початкової швидкості, кута кидання, висоти, з якої кинуто тіло. 

В процесі ознайомлення з моделлю пояснюються найважливіші моменти і ставляться завдання, відповідаючи на які учні більше осмислюють те, що бачать на екрані, і можуть визначити призначення моделі, оволодіти способами її управління та керування експериментом. 

Наприклад, ознайомлюючись з моделлю «Досліди Фарадея» з комплексу програм «Физика в картинках» у темі «Електромагнітна індукція» учитель зосереджує увагу на таких завданнях:

• Коли виникає індукційний струм?

• Що є причиною виникнення індукційного струму?

• Якими способами можна змінити магнітний потік через контур?

• Як впливає швидкість зміни магнітного потоку на величину індукційного струму?  Від чого залежить напрям індукційного струму?

Результатом роботи з моделлю є виявлення учнями як якісних, так і кількісних залежностей між величинами, що характеризують явище.

При виконанні експерименту Сергій Іванович допомагає налаштувати параметри проведення експерименту, щоб учні більш впевнено керували явищем, яке з'являється на екрані, і глибше опанували фізичний зміст демонстрації.

На даному етапі уроку пропонуються такі завдання:

• комп’ютерні (здійснити прості експерименти із заданою моделлю за наданим планом, відповісти на запитання до них та результатів вимірювань);

• експериментальні (спланувати та провести комп’ютерні експерименти);

• дослідницькі (виконати експеримент, який доводить деяку запропоновану закономірність або спростовуює її; самостійно сформулювати низку закономірностей та підтвердити їх експериментом);

• творчі (придумати задачу, розв’язати її, поставити експеримент для перевірки отриманих відповідей).

Під час розв’язування задач учні виконують завдання самостійно, а потім перевіряють отриманий результат на комп’ютерній моделі. Наприклад, при вивченні коливань математичного маятника пропонуються задачі такого змісту: «У скільки разів зміниться частота коливань математичного маятника, якщо довжину нитки збільшити в три рази?» або «У скільки разів зміниться період коливання математичного маятника, якщо коливання відбуваються на висоті h над поверхнею Землі?». Учні отримують результат спочатку аналітично, а потім – за допомогою комп’ютерної моделі з програми «Физика в картинках» (перша задача), моделі «Залежність періоду коливань математичного маятника від прискорення вільного падіння» (друга задача). 

Уроки узагальнення та систематизації організовано так, щоб доповнити  знання учнів з теми. Наприклад, при узагальненні знань з кінематики, вчитель пропонує учням спрогнозувати вплив початкових умов на рух тіла, кинутого горизонтально, а потім висновки перевірити на спрощеній моделі, змінюючи параметри віртуального експерименту.

Завдяки використанню комп'ютерних моделей з фізики у процесі навчання підвищується інтерес до шкільного предмету, поглиблюються знання учнів, розвиваються їх творчі здібності.

Найбільш складним видом занять у навчальному процесі є лабораторна робота. У власній діяльності Сергій Іванович використовує два підходи до організації та проведення лабораторних робіт. По-перше, з метою активного виконання роботи та формуванню уміння експериментувати та обробляти результати досліджень, використовує комп’ютерний тренажер та проводить тренінг за допомогою комп’ютерної лабораторної роботи. Під час віртуальної роботи учні ознайомлюються з необхідним обладнанням, етапами виконання роботи, навчаються змінювати умови експерименту. Виконана учнями віртуальна робота є певним допуском до виконання реальної лабораторної роботи. Наприклад, перед виконанням лабораторної роботи «Визначення ціни поділки приладу» поряд з традиційними вправами вчитель використовує комп’ютерний тренажер (презентація «Вимірювання фізичних величин» з педагогічного програмного засобу «Бібліотека електронних наочностей. Фізика 7»), потім проводить комп’ютерну лабораторну роботу «Визначення об’єму рідини за допомогою мензурки» (демонстрація «Визначенння основних характеристик вимірювальних приладів» з педагогічного програмного засобу «Віртуальна лабораторія. Фізика 7 клас») у вигляді домашньої роботи. І лише потім проводить реальну лабораторну роботу. 

По-друге, з метою навчання учнів виконувати експериментальні дослідження та узагальнювати результати проводить навчальну діяльність учнів з комп’ютерними роботами за допомогою частково-пошукового методу навчання. Наприклад, на початку уроку «Лабораторна робота «Складання електричного кола та вимірювання сили струму на різних його ділянках» (9 клас) демонструється відеоролик із педагогічного програмного засобу «Бібліотека електронних наочностей. Фізика 9». У відеоролику показана послідовность дій, необхідних для виконання роботи – складання окремих приладів в електричне коло з послідовним з’єднанням провідників. Потім учні з віртуального обладнання складають коло, змінюючи ділянку включення амперметра в коло (всього 3 положення амперметра на різних ділянках кола), та вимірюють значення сили струму. Не зважаючи на те, що на початку лабораторної роботи надаються деякі інструкції, висновки вони формулюють самостійно. Порівнюючи результати трьох різних експериментів, учні роблять висновок, що в колі з послідовним з’єднанням провідників сила струму на різних ділянках однакова. Після виконання лабораторної роботи виконують невеликий тест на перевірку якості засвоєння матеріалу уроку (додаток 4).

Даний підхід до виконання лабораторних та практичних робіт дозволяє замінити застаріле обладнання кабінету фізики та провести лабораторну роботу на належному рівні.

З метою визначення ефективності впровадження досвіду «Використання комп’ютерних технологій у викладанні фізики» І.С. Дрозденка було проведено анкетування учнів 7-х – 11-х класів. Аналіз даних анкети показав, що, на думку учнів, використання інформаційно-комунікаційних технологій на уроках фізики:

-   сприяє засвоєнню та запам’ятовуванню навчального матеріалу 

(72,7 % учнів);

-   підвищує інтерес до вивчення фізики (86,3 % учнів);

-   дозволяє перевірити і оцінити знання (63,6 % учнів);  розвиває здібності до самостійної роботи (50 % учнів).

77,3 % учнів відзначають, що уроки фізики з використанням інформаційно-комунікаційних технологій стали цікавішими. 95,5 % учнів краще стали розуміти навчальний матеріал.

83 % учнів впевнені в своїх можливостях у використанні інформаційнокомунікаційних технологій на уроках фізики. 100 % учнів користується пошуковими системами в мережі Інтернет, 59 % – створює презентації в програмі Power Point до власних виступів на уроках фізики. 37,5 % учнів будують графіки для обробки результатів практичних робіт та роблять математичні розрахунки в програмі Excel.

Учнів І.С. Дрозденка є переможцями ІІ етапу Всеукраїнських олімпіад з фізики:

Більше 70 % учнів Саївської загальноосвітньої школи  І-ІІІ ступенів приймають участь у Всеукраїнському фізичному конкурсі «Левеня»:

Динаміку рівня навчальних досягнень учнів з фізики Саївської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів можна простежити в поданій таблиці:

Таким чином, результати анкетування та рівень навчальних досягнень учнів Саївської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів свідчать про підвищений інтерес учнів до вивчення фізики через використання комп’ютерних технологій на уроках фізики вчителя І.С. Дрозденко.

Додаток 1

Презентації сценаріїв уроків

Мультимедійний сценарій уроку «Вимірювання фізичних величин»,  розроблений за допомогою програми Power Point пакета Microsoft Office

Додаток 2

Повідомлення та учнівська презентація уроку-конференції

«Радіолокація»

Саївська загальноосвітня школа І-ІІІ ст.

Повідомлення на тему:

Підготувала: учениця 11 класу  Марюха Альона

Саї – 2011

Живі локатори

Творці радіолокатора не думали, що багато технічних задач, з якими їм довелося зіштовхнутися, «розв'язані» природою мільйони років тому, що між одним із найбільш досконалих створінь інженерного генія — радіолокатором і крихітним звірком є багато спільного.

Не знали про це і зоологи. Вони тільки знали, що кажани відмінно орієнтуються в цілковитій темряві. Але як? Це залишалося загадкою, над якою замислився видатний біолог і фізіолог XVIII ст. Ладзаро Спалланцані. Саме Спалланцані вперше зумів установити, що нічне бачення в кажанів пов'язано з роботою не очей, а з функцією органа слуху і ротової порожнини. Яким чином? Відповіді на це питання він не зумів дати. Через роки американський учений Дональд Гріффін, ґрунтуючись на ідеях локації, розроблених інженерами, на фізичних поняттях звуку й ультразвуку, показав, що загадка Спалланцані пояснюється наявністю в кажана дивовижних за своєю досконалістю органів ехолокації.

У кажана дуже сильна мускулатура гортані створює величезний натяг тугих і тонких голосових зв'язок. У гортані виникають високочастотні коливання повітря, які називаються ультразвуком (до 70 тис. коливань у секунду), що перевищує межу людського слуху. У польоті тварина безупинно випромінює ультразвукові імпульси, спрямовані тільки у бік польоту. Через невелику довжину хвилі випромінюваних ультразвуків вони добре відбиваються від найменших перешкод.

Коли кажан летить у відкритому просторі і на шляху немає перешкод, він випромінює порівняно довгі (0,01 с) і рідкі імпульси. Це ощадливий режим роботи локаційного апарата – у відкритому просторі відсутній ризик зіштовхнутися з перешкодою, а знайти здобич можна і при такій низькій частоті випромінювання. Але варто локаційному імпульсові відбитися від гілки дерева і навіть крихітного москіта, як локатор негайно ж змінює режим роботи: чим ближче об'єкт переслідування, тим вище частота випромінювання і коротші імпульси.    

Використовуючи ультразвуковий локатор для піймання здобичі, кажани часто самі стають об'єктом полювання. Сови чують ультразвук. Завдяки особливій бахромі на крилах вони літають зовсім безшумно. І ніщо не заважає їм здаля чути ультразвукові голоси кажанів, що полюють.

Орієнтація по відбитих звуках була відкрита й у китоподібних. Як показали експерименти, дельфіни не тільки точно локалізують джерело звуку, але за допомогою своїх високочастотних сигналів і луни, що повертається від них, одержують точну інформацію про оточуючі предмети, їхню віддаленість, знаходять їжу в каламутних середовищах на значних глибинах навіть уночі.

Так, зі значним запізненням, уже після того, як інженери відкрили принцип локації, був виявлений і досліджений його «прототип» у живій природі. Але це не означає, що подальше вивчення локаційного апарата кажана можна припинити. Тому що цей апарат не тільки високоточний і надійний, але й енергетично економічний, мініатюрний і надзвичайно легкий. Характерна для нього зміна режиму роботи, залежно від обстановки, є важливою з погляду економії енергії і може служити гарним прототипом для розв'язання ще однієї нелегкої задачі – створення локаторів зі змінним режимом роботи, тобто свого роду адаптивних локаторів. 

Нільський довгорил.

В Нілі живе риба, яку із-за витягнутих в довгий хобот щелеп називають „нільський довгорил” або „водяний слоник” (наукова назва – морміус). Ця риба має чутливий радіолокатор. Біля основи хвоста її розташований випромінювач електричних сигналів, який посилає в простір до 100 імпульсів за хвилину з амплітудою декілька вольт. Поле, виникає, змінюється, як тільки в ньому з’являється новий об’єкт. 

Деякі морські хижаки також знаходять і розпізнають свою жертву з допомогою радіолокації. Прикладом може служити скат – плоска риба, очі якої розташовані у верхній частині тіла, а рот – в нижній. Вона не бачить своєї жертви! Виявлено, що вона сприймає сигнали, що випромінюються нею.

Навіщо качконосу ніс?

Австралійський яйцекладний ссавець отримав свою назву за подібність качиного дзьоба. Але це не дзьоб, а вкрита м’якою шкірою паща. Коли качконіс пірнає, його очі та вуха щільно прикриваються перетинками. Досліди вчених із Австралії та Німеччини показали, що качконіс сприймає електричне поле, яке виникає в результаті м’язової активності його жертв. Антеною служить „дзьоб”, вкритий зсередини проточними залозами, які відіграють роль чутливих елементів. Ця система дає можливість йому вловлювати навіть незначні зміни електричного поля. В ході різноманітних дослідів качконіс прямував до дротів, по яких проходив струм, залишаючи без уваги мертвих креветок, які знаходилися поблизу. 

Для чого у сови така форма голови?

Слухові отвори сови унікальні. Це не отвори, а дугоподібні щілини, що дозволяють сові чути у трьох вимірах. Форма голови сови – це велика вушна раковина, лицевий диск з пір'я, складна звукоуловлювальна конструкція. Сова не тільки здатна обертати голову майже на 360⁰, а й уміє за потреби завдяки пірю змінювати форму і площу лицевого диску. Форма голови у сови відіграє роль радіолокаційної установки. 

Учнівська презентація «Живі локатори»

Додаток 3 Тематичний каталог демонстраційних моделей фізичних дослідів та явищ.

                                                                                                         32                                                                            

                                                                                                         33                                                                            

Додаток 4

Тема: Лабораторна робота №2. 

Вимірювання сили струму за допомогою амперметра. (9 клас) Мета: 

-                      навчити учнів складати електричні кола і вимірювати силу струму

на їх різних ділянках;  розвивати в учнів уміння встановлювати закономірності на основі проведених дослідів;

-                      виховувати працелюбність, наполегливість.

Обладнання: персональний комп’ютер, програма «Віртуальна фізична  лабораторія».

Прилади і матеріали: батарея акумуляторів; амперметр; дротяний резистор; низьковольтна електролампа на підставці; вимикач; з’єднувальні провідники.

Хід уроку

І. Організаційний момент. (Інструктаж з безпеки життєдіяльності) Вступне слово вчителя.

Сьогодні на уроці Ви будете виконувати першу лабораторну роботу з вивчення властивостей електричного струму. Вивчення закономірностей електричного струму вимагає від дослідника особливої ретельності, дотримання певних правил безпеки. Справа в тому, що електричний струм має біологічну дію, в окремих випадках навіть смертельну. Почнемо виконання лабораторної роботи з оволодіння віртуальною лабораторією, що не становить небезпеки для здоров’я, проте в майбутньому ви обов’язково будете використовувати електричний струм. Тому вже сьогодні необхідно виробляти в собі навички дотримання правил безпеки під час роботи з електричним струмом.

Пам’ятайте! Торкатися оголених провідників – небезпечно. Від’єднувати і під’єднувати споживачів при ввімкненому джерелі струму – забороняється. Без дозволу вчителя вмикати джерело струму в складеному електричному колі – не можна. Дотримуйтеся правил складання й розбирання електричних кіл. 

ІІ. Актуалізація опорних знань. 

Фронтальне опитування.

1.       Що таке електричний струм?

2.       Назвіть носії електричного струму в металах.

3.       Які дії електричного струму вам відомі?

4.       Наведіть приклади дій струму та приладів, у яких вони використовуються.

5.       Від яких відомих вам величин залежить дія електричного струму?

6.       Що таке сила струму?

7.       У яких одиницях вимірюється сила струму?

8.       Який прилад служить для вимірювання сили струму в електричному колі?

9.       Як вмикається прилад для вимірювання сили струму в електричне коло?

10.   Чому дію електричного струму слід контролювати? 

11.   Яким чином можна здійснити контроль за дією електричного струму?

Постановка завдань лабораторної роботи та очікувані результати. Отже, дію електричного струму слід контролювати, щоб не виникло небезпечних ситуацій. Одним з приладів для контролю є амперметр. Сьогодні на уроці Ви ознайомитеся з способом підключення амперметра в електричне коло; навчитеся вимірювати силу струму; проаналізуєте закономірності протікання струму в електричному колі з паралельним з’єднанням провідників.

ІІІ. Виконання віртуальної лабораторної роботи.

Вказівки до виконання віртуальної лабораторної роботи:

1.  Запустіть програму «Фізична віртуальна лабораторія».

2.  Виберіть лабораторні роботи для 9 класу.

3.  У переліку лабораторних робіт виберіть роботу №3 «Складання електричного кола та вимірювання сили струму на його різних ділянках»

4.  Ретельно виконуйте інструкції до програми.

ІV. Виконання лабораторної роботи 1. Уважно прочитайте інструкцію.

2.  Перш ніж приступати до вимірювань, визначте ціну поділки приладу. 

3.  Накресліть схему електричного кола, яка складається з тих споживачів, про які йдеться в роботі.

4.  З дозволу вчителя замкніть коло.

5.  Запишіть покази амперметра.

6.  Під’єднайте амперметр в іншій точці кола і виміряйте силу струму.

7.  Оформіть звіт.

Інструкція до лабораторної роботи «Вимірювання сили струму за допомогою амперметра».

•  Накресліть схему електричного кола, що складається з послідовно з’єднаних батареї акумуляторів, дротяного резистора, електролампи, амперметра та вимикач.

•  Складіть електричне коло відповідно до накресленої схеми, увімкнувши амперметр між вимикачем та електролампою.

Увага! Щоб амперметр не вийшов з ладу, його під’єднують до джерела струму послідовно зі споживачем (резистором, електролампою і т.д.) таким чином, щоб знаки «+» та «-» на корпусі вимірювального приладу співпадали з відповідними полюсами джерела струму.

•  За допомогою вимикача увімкніть струм, зніміть покази амперметра та занесіть до таблиці значення сили струму I₁. Вимкніть струм у колі.

•  Під’єднайте амперметр у коло між електролампою та дротяним резистором. Увімкніть струм у колі, виміряйте значення сили струму I₂ та занесіть його до таблиці. Вимкніть струм у колі.

•  Під’єднайте амперметр у коло між дротяним резистором та джерелом постійного струму. Увімкніть струм, виміряйте значення сили струму I₃ та занесіть його до таблиці. Вимкніть струм у колі.  Порівняйте виміряні значення сил струмів на різних ділянках електричного кола I₁, I₂, I₃.

•  Зробіть та обґрунтуйте висновки.

Творче завдання.

1. Накресліть схему ввімкнення двох лампочок, джерела струму, амперметра і ключа, щоб перегоряння однієї лампи не впливало на показання амперметра.

V. Тест для закріплення знань учнів.

Клас _______     Прізвище та ім’я учня __________________________

Лабораторна робота № 2

„Вимірювання сили струму за допомогою амперметра”

1.     Вкажіть, який прилад використовують для вимірювання сили струму в      електричному колі:

а) динамометр;   б) амперметр;   в) вольтметр;   г) термометр.

2.     Виберіть схему, на якій показано правильне включення амперметра в електричне коло: а) 1;    б) 2;    в) 3.

3.     Виберіть можливі включення амперметра в електричне коло, що  складається з послідовно з’єднаних джерела струму, двох резисторів та електричної лампи:

а) між джерелом струму та першим резистором;

б) між двома резисторами;

в) між другим резистором та електричною лампою;

г) між джерелом струму та електричною лампою.

4.     Виберіть правильне продовження речення.

Якщо електричне коло складається з джерела струму та трьох послідовно з’єднаних резисторів, то сила струму в електричному колі:  а) однакова у всіх точках електричного кола;

б) в точках між сусідніми резисторами вдвічі менша, ніж у точках між затискачами джерела струму та резисторами;

в) в точках між сусідніми резисторами вдвічі більша, ніж у точці між затискачами джерела струму та резисторами;

г)  дорівнює сумі сил струмів на резисторах.

5.     Виберіть правильну відповідь на питання.

   Як визначити силу струму за показами амперметра?

а) Ціну поділки помножити на максимальне значення шкали.

б) Ціну поділки помножити на кількість поділок, на яку відхилилася стрілка амперметра.

в) Максимальне значення сили струму поділити на загальну кількість поділок шкали.

г) Ціну поділки поділити на максимальне значення шкали.

IV. Домашнє завдання.

Опрацювати § 24, виконати експериментальне завдання № 2.

Творче завдання. Запропонуйте схему з’єднання джерела струму, дзвоника і двох ключів, що дозволяє подзвонити з двох різних місць.

Практична  робота №7  (10 клас)

Тема уроку: Дослідження руху тіла, кинутого під кутом до горизонту.

Мета уроку: 

-   експериментально дослідити складний рух на прикладі руху тіла, кинутого під кутом до горизонту; 

-   розвивати пізнавальний інтерес до практичного застосування лабораторного обладнання; 

-   виховувати незалежність характеру, сміливість висловлювань, рішучість і точність дій. Обладнання: персональний комп’ютер; програма «Физика в картинках».

Хід уроку

І. Організаційний етап (інструктаж з безпеки життєдіяльності).

Скрізь досліджуй повсякденно, 

Що є велике й прекрасне,

Чого іще не бачив світ…

М. Ломоносов 

Наука      починається         тоді, коли починаєш вимірювати. Д.Менделєєв 

ІІ. Постановка завдання. Дослідити складний рух на прикладі руху тіла, кинутого під кутом до горизонту.

ІІІ. Очікувані результати.

          Під час уроку Ви навчитеся:

-   проводити віртуальні та експериментальні дослідження;

-   аналізувати результати досліджень;

-   встановлювати закономірності руху тіла, кинутого під кутом до горизонту, в процесі експериментальних досліджень;

Також, повторити теоретичні знання про рух тіла, кинутого під кутом до горизонту.

ІV. Актуалізація опорних знань.

Теоретичні відомості

Рух тіла, кинутого із початковою швидкістю ₀ під кутом до горизонту описується рівняннями.

   (1)

(3)

 – вертикальна складові швидкості.

Траєкторія руху тіла –  парабола. Оскільки в найвищій точці (В) траєкторії

 , то рівняння (3) матиме вигляд . Отже, час піднімання тіла до точки (В) становить:

Через те, що в точці піднімання у = 0 рівняння (4) матиме вигляд:

.

                Звідси можна визначити час польоту тіла    :

Дальність польоту тіла дорівнює:

.

Оскільки

досягне коли                                                    залежить від добутку                   

при сталій швидкості  із збільшенням кута значення синуса збільшується, а значення косинуса зменшується. При значенні кута 45 добуток має

.

Очевидно, повинна існувати така пара кутів , причому , при яких дальності польотів будуть однакові:

, 

то                                                                                                                        .

V. Виконання віртуальної практичної роботи

1.        Ввімкніть персональний комп’ютер.

2.        Запустіть програму «Физика в картинках», скориставшись її ярликом на робочому столі.

3.        Після успішного запуску програми відкриється її вікно:

4.        Скориставшись смугою прокрутки в правій частині вікна, виберіть необхідний розділ – «Рух тіла, кинутого під кутом до горизонту».

5.        Запустіть програму.

6.        Установивши початкову швидкість та не змінюючи її, дослідіть залежність дальності польоту тіла від кута кидання, плавно змінюючи кут кидання з кроком у 5.

7.        Результати вимірювань занесіть  до таблиці 1.

Таблиця 1.

8.        Проаналізуйте результати вимірювань та вкажіть кут кидання, при якому дальність польоту є максимальною.

9.        Установіть кут кидання 45 і залиште його незмінним. Змінюючи початкову швидкість, дослідіть залежність дальності польоту від початкової швидкості. Результати вимірювань занесіть до таблиці 2.

Таблиця 2.

10.     Проаналізуйте результати вимірювань та зробіть висновок про залежність дальності польоту від початкової швидкості. VI. Виконання практичної роботи.

1.        Установіть балістичний пістолет на краю парти. 

2.        Дослідіть залежність дальності польоту тіла від кута кидання, плавно змінюючи кут кидання з кроком у 5.

3.        Результати вимірювань занесіть до таблиці 3.

Таблиця 3.

4.        Порівняйте результати вимірювань віртуальної та реальної практичних робіт.

5.        Вкажіть причини розбіжностей у результатах віртуальної та реальної практичних робіт. 

6.        Оцініть похибку вимірювання дальності польоту тіла 7. Оформіть звіт про виконання роботи. VII. Домашнє завдання.

Дайте відповідь на запитання.

1.     Якою є траєкторія тіла, кинутого під кутом до горизонту?

2.     Запишіть формулу для обчислення дальності польоту тіла.

3.     Запишіть формулу для обчислення максимальної висоти підйому тіла.

4.     Як опір середовища впливає на форму траєкторії та дальність польоту?

5.     Наведіть кілька прикладів, де застосовується рух тіл під кутом до горизонту.