Наша робота – практичний посібник для вчителів, яким вже сьогодні йти на урок в порожній кабінет, до дітей у яких відсутня мотивація до навчання . Це практичний посібник тим хто хоче засвітити в дитячих очах іскорку цікавості , хто хоче зробити урок цікавим дітям.
АВТОРИ: ШЕВЧУК СЕРГІЙ, ПІЦКОВ ЮРІЙ.
Умовні позначення
Теоретичні викладки та коментарі.
Господареві на замітку.
Таким значком позначений матеріал ,який має практичне значення , передбачає практичне застосування.
Цікаві запитання і завдання для дітей
Цікаві педагогічні прийоми або ідея.
Вступ. Гуманізація і гуманітаризація.
Безкінечні реформи останніх десятиліть загнали освіту в глухий кут . Все найкраще що було в радянській системі освіти : високий рівень вимог і струнка система між предметних зв’язків , найкраща у світі фізико-математична школа знищено. Натомість маємо поспіхом створені програми і підручники , критичне матеріальне становище простих шкіл , величезну прірву між вимогами шкільних програм і вимогами вузів. А головне у молоді забрали головний стимул до навчання можливість мати роботу і достойну зарплату.
Наша робота – практичний посібник для вчителів, яким вже сьогодні йти на урок в порожній кабінет, до дітей у яких відсутня мотивація до навчання . Це практичний посібник тим хто хоче засвітити в дитячих очах іскорку цікавості , хто хоче зробити урок цікавим дітям.
Не чекати , а взяти від природи , а точніше від технічного світу , що нас оточує все необхідне , щоб виховати учня , який буде з цим світом на ти, ось завдання вчителя фізики причому зробити це у формі прийнятній учням.
Галілей роками шліфував лінзи для телескопа, а Максвел, щоб дослідити закони електрики,сам виготовляв дріт і мотав котушки. Нам цього робити не потрібно, бо всі котушки давно намотані на китайських і російських заводах, а лінз повно в старій техніці .
Світ ,що нас оточує , пішов далеко вперед від тої «класичної фізики» , яку нас навчали в інститутах. Інженерна думка наповнила його матеріалами і приладами з чудовими властивостями, в будові яких нам ,в першу чергу , слід розібратися самим і навчити цьому дітей . Геніальні ідеї китайського інженера, які він використав, виготовляючи просту запальничку, зрозумілі не кожному вчителеві фізики, ми мовчимо про іншу складну техніку.
Головна думка нашої роботи така: навіщо спиртівка за 100 гривень з нового комплекту кабінету фізики , якщо та ж запальничка за 2 гривні значно зручніша у використанні і екологічно чистіша. Її лише потрібно
трішки удосконалити, і пам’ятати про безпеку .
Фізична демонстрація - це робота про те , як сучасний технічно досконалий світ , всупереч інструкціям, проникає на урок ; як , в розширених від подиву дитячих очах, спалахує іскорка любові до техніки а значить і до предмету фізики.
Нагадаємо,-в кабінеті фізики мусять знаходитися лише прилади і матеріали записані в інвентарній і матеріальній книгах !
Розділ 1. Фізичні чудеса бурштинового краю.
Так уже сталося , що колись квітучі північні райони Рівненщини , перетворилися в абсолютно депресивний регіон. Сільське господарство , таке славне льонарство, зруйноване ; лісове господарство на ладан дише ; промисловість відсутня ; на 95% дотаційний край. 30 тисяч людей без роботи тільки у Володимирецькому районі . Той бурштин , яким природа щедро наділила землю , він одночасно спасіння і надія для поліщуків ,але й страшне горе , яке опустошило край і душі людей. Хочемо ми того чи ні , основний промисел села – бурштинокопання , ми мусимо на це зважати. Ми вважаємо, що цей інтерес до теми слід використати в навчальному процесі , адже механізми і пристрої і процеси промислу цікаві з точки зору фізики. Тому саме так названий перший розділ і прив’язано до теми багато дослідів і задач.
Військові , мисливці часто і копачі бурштину використовують ліхтарик-лазер. Він дає зелений тонкий пучок світла довжиною більше 100 м. Сила світла цього пучка настільки
велика , що за допомогою променя можна
запалити сірник. (Рис.1.) Цей дослід зручно використати для пояснення поняття сила світла та профілактики захворювань очей: адже опіки нанесені таким світлом сітківці ока з близької відстані можуть привести до сліпоти.
Пристрій дуже зручний для демонстрації оптичних явищ відбивання і заломлення, причому промінь видно навіть при не зашторених вікнах. Цікаво , за свідченням мисливців,- промінь не бачать тварини. Приймачі бурштину таким ліхтарем просвічують камені , щоб дослідити їх внутрішню будову , відсутність тріщин , тощо.
Ліхтарик світить фіолетовим світлом близьким до ультрафіолету. Поширення здобув серед копачів бурштину дякуючи дивній властивості : янтарний камінь у його світлі спалахує наче лампочка , його
легко побачити і знайти вночі.
Чому це відбувається? Поясніть явище? Чому не світяться інші камені? Чому людина , яка кілька годин вночі користувалася таким ліхтарем , страждає вдень від різкої болі в очах ? Що спільного і що відмінного між ліхтарем і світлом при роботі електрозварювального апарата? Яка природа виникнення таких променів?
Стробоскоп – пристрій що дозволяє продемонструвати види рухів у механіці, причому такі демонстрації дуже ефектні. Чи у кожному кабінеті він є? Ось такий налобний ліхтар, а він дійсно дуже зручний у користуванні і його використовують спеціалісти різних галузей і електрики і МЧСники і звичайно добувачі бурштину.
У ліхтаря три режими роботи і серед них -
режим стробоскопа , правда регулювати частоту не можна.
Ліхтарики – шокери стали досить поширеними останнім часом. Вони є практично у кожного торговця електротоварами. Особливість пристрою в тому , що імпульс, який він виробляє не є критичним для життя людини. Його імпульс нагадує укус бджоли. Нас він цікавить , як потужне джерело електричного заряду двох знаків. За відсутності електрофорної машини повністю її замінить. Для цього потрібно до двох його «жал» прикріпити провідники , або а допомогою «крокодильчиків» , або стандартних монтажних з’єднань. Весь класичний набір дослідів на поділ і взаємодію зарядів із султанами , електроскопами і конденсатором можна провести швидко і якісно не затрачаючи час на обертання машини. Звичайно без залучення дітей і виконуючи техніку безпеки.
Крім того пристрій чудовий озонатор: два три імпульси і кислуватий специфічний запах озону наповнює клас. Спати під час цих дослідів точно ніхто не буде!
1.1.5. Лампочка – діод.
Придивившись уважно на світіння такої лампочки помічаємо як «електрони» стікають із вістря на площину і у збудженому стані випромінюють світло. Змінюємо полярність гальванічних елементів - лампочка не світиться, з площини на вістря електрони перейти не можуть, анод із катодом помінялися місцями, у зворотному напрямку система струм не проводить – «наочна модель діода».
1.1.6.Міні-електроліз.
До витягнутого із запальнички ліхтарика припаяти два мідних дроти довжиною 5 см і діаметром 1мм. Поміщаємо утворені мідні електроди у хімічний стакан з водою - струм
дуже малий : лампочка ледве жевріє, в посудину із сіллю – лампочка не горить;
сиплемо у воду сіль – лампочка загоряється.
У посудині з олією повністю гасне.
Виконати практичну роботу такою установкою ми не зможемо, проте такий дослід дуже наочний і відрізнити електроліти від неелектролітів допоможе .
1.1.7.Перемикач з діодом.
Перемикач з плавним пуском продовжує ресурс енергозберігаючої лампочки в два рази. Пропонуємо дешевий народний варіант перемикача з діодом. Якщо замість одинарного вмикача світла поставити подвійний з діодною перемичкою ( Д 240 – звичайний телевізійний ). Матимемо цікавий ефект – вмикаємо лівий перемикач –
лампочка горить на повну силу, вмикаємо
правий – горить на половину потужності , причому втрат енергії не має . діод не нагрівається. В діодному режимі звичайна лампочка горить десятки років не перегоряючи. Для технічних приміщень з високою вологістю це ідеальний варіант. В середньому при роботі з діодом потужність мережі зменшується на 42%! Хоч ледь помітне мерехтіння при роботі без плафона помітне. В комбінації такого вимикача з енергозберігаючою лампочкою блимання стає різким та неприємним.
Вмикач вуличного освітлення з датчиком руху. Як тільки у двір заходить людина у вечірній час –пристрій вмикає вуличне світло . Економія і охорона - переваги очевидні.
( Рис.7.)
1.1.8.Перша лампочка.
Перші лампи розжарювання містили не вольфрамову нитку а графітові стержні - саме таким було перше електричне освітлення Парижа. Така лампочка виготовляється просто , а дослід із нею дуже ефектний.
У пробку вставляємо два стержні, можна мідні дроти, двічі згинаємо –робимо «вушка» для графітового стержня ( між клемами 6 см.). Ставимо графітовий стержень і надіваємо на конструкцію пробірку, кількість повітря в середині повинна бути найменшою.
Підключаємо до джерела струму і помаленьку
збільшуємо напругу. Лампочка спочатку наповнюється білим димом , а потім починає світити яскравим червоним світлом.
1.1.9.Ліхтар на сонячній батареї.
Раніше, для демонстрації джерела світла – сонячної батареї користувалися калькулятором з таким джерелом. Нині широкого вжитку набули ліхтарики із сонячною батареєю. Такий пристрій чудово ілюструє тему.
1.1.10. Про джерела світла.
На упаковці електричної лампочки вказана сила світла к канделах. Для порівняння : звичайна лампочка потужністю 100 Ват і силою світла 25 свічок, та енергозберігаюча потужністю 16 Ват силою світла 27 свічок. Економія понад 5 разів. Ще більш економними є точкові джерела і діод ний кабель. Потужність кабелю 3 Вт. на 1 м. довжини . Кабель ідеальне світло для приміщень де зберігаються тварини , зокрема курятник. Кури не несуться через нестачу вітаміна В, а його не вистачає через короткий зимовий день і нестачу світла. Таке економне і пожежобезпечне світло вирішує проблему. (Рис.10.)
1.1.11. Економайзери: Обмежувач напруги «DigiTOP» і реле часу «Feron”.
Обмежувач напруги «DigiTOP»- подовжувач, що містить електронний вольтметр і систему автоматичного вимкнення у випадку, якщо електрична напруга перевищить 250 В або знизиться нижче 150 В. Основне призначення-захист споживачів від
перекосів напруги, розрахований на потужність 6 кВт.
(Рис.11.)
Реле часу «Feron” пристрій , який дозволяє
програмувати вмикання або вимикання будь- якого
пристрою потужністю до 6 кВт. на протязі з
інтервалом 15 хв. В поєднанні із зонним лічильником
дозволяє користуватися нічним дешевим тарифом.(Рис.12.)
1.1.12. Міф про 220 Вольт.
Через велику кількість причин : перевантаження мереж, складну систему зв’язків різного типу електростанцій , через старість і зношеність обладнання ми маємо таку картину.
Домашнє завдання 1. Дев’ятикласниця виміряла зміну електричної мережі протягом доби за допомогою обмежувача напруг. Добові перепади сягають 17 Вольт.!
Домашнє завдання 2. Виміряти перекоси фаз в трифазних мережах, домашній, шкільній і сусідньої вулиці у двох часових зонах.
1.1.13. Джерела світла для дослідів.
Проблема: для проведення практичної роботи «Дослідження лінзи» використання старих «радянського виробництва» джерел світла із щілинкою у вигляді стрілки досить незручно ,через клопіт із електричними приладами, яких семикласники не вчили - контактів немає, лампочки гаснуть, дроти заважають тощо, висота такого джерела15см і зображення отримати складно бо і лінзу і екран теж потрібно підіймати на таку ж висоту.
Виходів кілька: використання тоненьких воскових свічок висотою 2-5см (в кожній церкві їх можна взяти необмежену кількість).
Використання діодних ліхтариків із запальнички – вони компактні і легкі в користуванні.
Використання, як джерела світла ,екрана мобільного телефону.
Використати можна кілька різних джерел одночасно: свічку для виконання роботи а мобілку для демонстрації видів зображень і перегляду «кіно»- рухоме живе зображення на екрані отримане з мобільного за допомогою лінзи викликає у дітей величезний інтерес.
Виготовити світильник із діодної лампочки просто. Обережно демонтуємо стару запальничку із «ліхтариком». Надягаємо на ліхтарик гумове кільце, між контактами вставляємо паперову смужку, якщо її витягти - ліхтарик горить. Для
використання у лабораторній роботі
« Дослідження лінзи» із пластиліну
виготовляємо підставку і накриваємо ліхтар ковпачком і отвором стрілкою.
1.1.14. Джерела струму.
Зарядний пристрій для гальванічних елементів - джерело електричної напруги 4.2 В і розраховане на струм до 0,5 А. Такий пристрій цілком придатний для лабораторних робіт і демонстрацій у 8 класі. При скруті можна використати для електричних кіл.
1.2. Чудеса магнітні.
1.2.1. Неодимові магніти.
Неодимовий магніт – виріб який останнім часом набрав шаленої популярності. Сфера застосування техніка , іграшки . Даючи потужне магнітне поле він може впливати на роботу лічильників води і світла тому підприємливі ділки засипали Інтернет пропозиціями продажу та інструкціями його використання Основна властивість його – магнітна сила в десятки разів більша ніж у звичайного. Для нас він цікавий як пристрій здатний продемонструвати потужне магнітне поле. Магніти на рисунку справа вийняті з вінчестера старого ноутбука. Про силу дії говорить такий факт: дев’ятикласниця розірвати їх не може! ( Рис.16.)
Неодимовий куб – прекрасна модель для демонстрації будови кристалічного тіла.
Два магніти вінчестера – ідеальний тримач для дверей за аналогом магнітів у шафах. Всі ми стикалися з проблемами дверних замків.Магніти мають отвори для кріплення . але не потрібно допускати щоб вони стукалися один в одного , бо розіб’ються.
1.2.2. Магніті поля.
Способів демонстрації магнітних полів багато. Гарний спосіб показати лінії поля – танець голки з ниткою. За допомогою скляної посудини і залізних ошурок. Ошурки малюють у магнітному полі дивне мереживо ліній і їх легко відділити від магніту. Кільцеві висячі магніти імітують «магнітну подушку». Дитяча іграшка – екран для писання і олівець з магнітом. Пристрій дає можливість фотографувати поля. Притулиш до екрана магніт і маєш зображення його поля.
Цікавим є питання. Чому фото циліндричного
магніту має вигляд двох трикутників? І що це доводить ?
1.2.3.Перерізане магнітне поле
Один з магнітів попередньо перерізаємо болгаркою на половину по лінії зміни полярності і склеюємо. До речі , зробити це не так просто бо частини відштовхуються.Тепер на запитання що станеться з полюсами магніту, якщо його перерізати - беремо і на очах здивованих дітей переламуємо магніт на половину і
демонструємо . Для охочих повторити дослід
можемо запропонувати інший магніт , але цілий.
1.2.4.Вертикальний компас
Компас пристрій горизонтальний, тому демонстрації з ним погано видно учням , потрібно підкликати їх до столу .
Вертикальний компас дозволяє демонстрації виконувати у вертикальній площині. Основа компаса це кулька-магніт, стрілку приклеїти до бокової поверхні вздовж напрямку полюсів, або зробити з пластиліну. Два варіанти таких магнітів ви бачите на фото.
1.2.5. Магнітні двигуни для візків.
До двох візків приклеюємо два магніти (від динаміків )
однаковими полюсами зовні. Тепер якщо візки притиснути один до одного вони відштовхуються і їдуть.
1.3. Чудеса звукові.
1.3.1. Музичний брусок.
Супер - дослід , який демонструє поширення звуку в різних речовинах . Вибираємо осинове поліно проточене пильщиком. Вирізаємо з нього естетичний брусок, але так щоб шкідник залишився в середині. Тепер якщо прикласти брусок до вуха то почуєте роботу « пилорами» всередині бруска!
Особливість цього хробачка в тому , що він
досить великий , порівняно з іншими шкідниками,
а ще завжди голодний.
Послухайте звуки в морській ракушці.
Спробуйте пояснити, яким чином був «записаний» шум моря?
1.3.2. Механічний телефон.
Два пластикові стаканчики. Через отвори у дні протягнута нитка.Кожен стаканчик і мікрофон і телефон одночасно
Як передається звук у пристрої?
Як передається звук у медичному стетоскопі?
У військовій техніці ( танках, літаках) для зв’язку замість мікрофонів вмонтовані в шоломи
ларингофони . Яка причина такої заміни?
1.4. Чудо методичне. Казочка про Хому.
Розв’язування значної частини задач зводиться до пропорції . І для дітей є великою проблемою з формули вивести нову, для обчислення певної фізичної величини. Одна проста казочка вирішує проблему.
Нехай є формула: a b x = r s а потрібно вивести формулу для х - Хоми.
m n
Розповідаємо казку. Коли Хома одружувався ,то сам сів за святковий стіл , чужих гостей ( із чужої діагоналі - чорним кольором) посадив на стіл, а своїх ( синім кольором) під стіл. Х= m r s
abn
Тоді одна дитина запитує у формулі F= m g h немає другого знаменника
S
у пропорції, як знайти h. А ти зроби так. F= m g h h = F
S 1 m g S
1.5. Чудеса механічні.
1.5.1. Ваги і терези.
Класична механіка передбачає використання терезів, але сучасні навчальні програми настільки стиснені , а урок короткий , що у всіх випадках, де визначення маси є допоміжна дія , слід користуватися іншим обладнанням.
Найбільш цінними є електронні ювелірні ваги №1- такими вагами користуються приймачі бурштину , їх крок дискретизації 0,01г. Неоціненний пристрій , особливо при проведенні лабораторної роботи на електроліз, та і в інших роботах точність вимірювань значно зростає при їх використанні. Ваги під №2-кухонні теж хороші , їх крок дискретизації 0, 1г. Ваги під номером 4 старша сестра двох попередніх , крок дискретизації 0,1 кг.
1.5.2. Конвекція. Літаючі пакетики.
Чайний пакетик звільняємо від чаю і розрізаємо на 2 - 4 частини , ставимо паперові циліндрики висотою 2-5 см. і підпалюємо. Папір горить і коли висота пакетика стає меншою 1 см. конвекційні потоки повітря його піднімають і закручують у вихорі , подібно до іскор від костра, утворюючи феєрверк.
1.5.3. Бурштин і сила Архімеда .
Де міститься янтар? Які фізичні процеси приймали участь в його утворенні?
Мільйон років тому буря зламала
прадавню сосну , але здорове коріння
рослини продовжувало утворювати
смолу, якій підніматися не було куди, тому вона
утворювала згустки на коренях. Корені згнили а
смола залишилася , з часом під тиском
перетворюючись на бурштин. Густина
бурштину 1,3-1-6 г/куб см., а густина ґрунту
3-4 г/куб. см .Сила Архімеда піднімала бурштин
поки він не зустрів щільну породу-глину, на
слензі копачів - дно, через яке він не зміг
проникнути і підніматися на поверхню.
« Дно» на різних ділянках на різній глибині ,
причому таких шарів глини кілька від
1м. до 40-50 м.
Найбільш поширеним способом добування
є гідро вимив: підхоплений потоком води
камінь виносить на поверхню.( Рис.26).
Глибини вимиву у Володимирецькому
районі від 6 до 25 м.
Що спільного в досліді з літаючими пакетиками і процесами утворення і добування бурштину?
Ось воно поліське золото : ціна залежить від фракції, від 1 долара США за грам, до 13. Ціна готового виробу зростає в рази. А ось наслідки роботи помпи! ( Рис. 27.)
Рис. 27. Виріб місцевих умільців з бурштину. Клондайка
Розділ 2. Панельні моделі.
Панельна модель - це сконцентрований в часі дослід. Готова до використання установка для демонстрації явища , що не потребує додаткового приготування , чим економить час учителю.
2.1. Модель « Заломлення світла в лінзі»
Промисловий аналог, який побачили в елітній гімназії і з якого «позичили» ідею коштував 2 роки тому 4 тисячі гривень.
Завдання 1. Створити джерело світла , яке б давало 5-7 горизонтальних яскравих смужок світла шириною 2-3 мм. і довжиною 5-7 см на відстані 5 мм одна від одної.
За джерело світла використали діапроектор і темну плівку. У першій версії у плівці прорізали горизонтальні лінії , а потім знайшли більш цікавий варіант – знайшли слайд де на червоному фоні білими буквами написаний текст. Букви рівними рядами і створюють світлі горизонтальні лінії у площині екрана. Найкращою основою для
екрана виявилася нижня поверхня комп’ютерного
килимка. За основу екрана взяли дерев’яну
коробку з фанерним дном. У дні і килимку прорізали овальний отвір в якому закріпили лінзу за допомогою пластиліну із внутрішньої сторони. Ефект перевищив усі сподівання : ідеально видно хід і заломлення променів в лінзі.
2.2. Модель « Рівномірний рух».
Відомо , що найпростіші явища . часто, буває дуже тяжко показати. Якщо рівноприскорений рух ми бачимо скрізь , то знайти рівномірний дуже важко. Прикладом такого руху є падіння тіл , згадаймо парашутиста чи каплю дощу , а також рух бульбашки повітря в рідині , який описується складними законами. Через те що сила опору зростає пропорційно квадрату швидкості , то через
певний час рівнодійна сил які діють на
бульбашку стає рівна нулю і рух стає рівномірним. У перших спробах виготовити модель для вивчення руху бульбашки повітря у воді використали ін’єкційну медичну систему, проте дослід не вийшов, трубка була занадто тонкою і бульбашка застрявала. Тоді взяли 2 м. прозорого поліетиленового шланга діаметром 0,8 см. З верхнього боку помістили лійку, а з нижнього-медичний шприц 2 мл. Шланг закріпили до вертикальної опори скотчем. Тепер , якщо шприц натиснути, то він випускає в шланг бульбашку , яка без перешкод піднімається до поверхні. Проте навіть тепер рух дослідити складно, бо час малий і точність залежить від моторики людини яка вмикає секундомір. Щоб сповільнити рух можна замість води використати олію.Є інший варіант роботи –
спостерігати не рух бульбашки а рух пластилінової кульки кинутої в шланг.
2.3. Модель « Лезо, що плаває на воді».
Плавання леза на поверхні води - ефектний дослід ,що демонструє сили змочування. Але як опустити лезо на поверхню, тримаючи його горизонтально, причому не торкнувшись пристроєм до поверхні. Використаємо пластикову трубку і стержень до якого приклеїмо маленький магніт. Прикріпимо лезо на магніт а стержень помістимо в трубку . Як тільки лезо торкнеться поверхні рухаємо стержень з магнітом вгору а трубкою тримаємо лезо. Порада , щоб руки не трусилися, потрібно використати опору, наприклад штатив.
2.4. Модель « Електрична система будинку».
Модель – копія електричної систем будинку з лічильником , діодним перемикачем світла, обмежувачем напруги , комплексом освітлювальних лампочок різних типів для проведення експериментів і демонстрації на уроках фізики. ( Рис.2.2.) В моделі використаний діод Д 240Б з випрямляча телевізора «Весна 212». Діодний кабель освітлення –потужність 1 м. кабелю -3 Вт. Обмежувач напруги і реле часу.
2.5. Визначення коефіцієнта тертя.
До бокової поверхні дерев’яного бруска приклеїли металеву пластину і транспортир.
До краю дерев’яної лінійки, на відстані 20 см. від її початку приклеїли маленький магніт . Лінійку закріпили за допомогою скотчу на бруску так , щоб магніт був притулений до металевої пластини, фіксував її положення, а початок лінійки збігався з центром транспортира. На лінійку кладемо брусок і починаємо її підіймати поки брусок почне сповзати, магніт фіксує кут нахилу площини. Визначаємо кут нахилу площини , його тангенс. порівнюємо з табличними значеннями коефіцієнтів тертя. Бруски беремо з різних матеріалів а на лінійку за допомогою прищепки смужки гуми, наждачного паперу тощо.
2.6. Визначення залежності опору провідника від температури.
Автомобільна трьох контактна лампочка з двома
спіралями для ближнього і дальнього світла.
Якщо одну спіраль увімкнути , як нагрівник
а іншу в коло із амперметром то легко дослідити ,
як залежить опір провідника від температури.(Мал.23)
2.7. Реохорда.
Брусок із будівельного конструктора , ніхромовий дріт із старого нагрівача і кілька гвіздочків. З’єднання –дроти з крокодильчиками.
2.8. Магнітна модель атома.
Є кілька способів продемонструвати модель атома.
- дві пластикові кульки зв’язані ниткою( протон і електрон), одна обертається на стержні(протон) інша крутиться, створює хмару(електрон).
- магнітна модель: круглий магніт, або кулька, обертається навколо великого кільцевого магніту ,
створюючи електронну хмару, інший магніт в центрі кільця -протон.
2.9.Модель « Правило гвинта»
Стержень у вигляді стріли , з написами
«+» і «-» ілюструє струм: тобто випадки
коли його позначаємо хрестиком і точкою.
Штопор , з прикріпленою до ручки
магнітною стрілкою допомагає ілюструвати
правило визначення напрямку силових
ліній магнітного поля.
2.10. Механічна модель діода.
В хімічний стакан помістили картонний
конус з отвором , до кришки його закріпили картонними смужками. Всередину пристрою насипали пластмасових кульок. Якщо перевертати стакан то, в одну сторону кульки - «електрони» біжать, а в іншу ні.
(Рис. 35 ). Такі кульки від дитячого пістолета використовуються у всіх випадках де потрібні дрібні однакові предмети: на лабораторних у 7 класі тощо.
2.11. Дослід Мао – Хоа .
Китайський філософ Мао-Хоа в VІІ столітті першим розділив повітря на дві складові - « ту , що горить і ту , що не горить».
До свічки прикріпляємо пластилінову паличку –баласт , так щоб свічка плавала у воді . Запалюємо плаваючу свічку і накриваємо пробіркою або високою мензуркою.
Вода в мензурці підіймається на п’яту частину об’єму .
Пояснення. П’ята частина об’єму - кисень .
Він згорає і утворює вуглекислий газ, який миттєво
розчиняється у воді , бо сильно розчинний
(в 1л води до 40 л газу).
2.12. Сонячний вітер.
3 роки назад перший корабель створений людиною покинув межі сонячної системи.
Рухає його сонячний вітер – тиск променів на вітрила – сонячні батареї. Простенька модель ілюструю таке явище .
До класичної моделі з магнетизму , прикріпили дві пластини. Якщо світити
лазером на одну із пластин , то система має прийти в рух. Хоч насправді , сили тертя
цього зробити не дозволяють, Ну принаймні
проілюструвати явище світлового тиску
модель допоможе.
2.13. Триплекс .
Триплекси – оптичні системи у військовій техніці. Епідіаскоп списали і утилізували. Його верхню частину і комплекти лінз вийняті. Пристрій професійна ілюстрація
до лабораторної роботи з фізики у 7 класі.
2.14.З аптеки в кабінет фізики.
Говорячи про медичне обладнання , маємо на увазі наступне: хімічний посуд (скляні трубки і пробірки,штативи для них, зручні баночки з під ліків з дозаторами , піпетками; ін’єкційні системи із пластиковими трубками , з’єднувачами, шприці різних об’ємів з мірними позначками різної ціни поділки і голки до них), сучасні електронні термометри, тонометр, фонендоскоп, термометр інші пристрої ; а також речовини: мідний купорос, марганцевокислий калій , ефір,активоване вугілля, гліцерин, індикатори, спирт і сухе пальне.
Перелік далеко не повний , без даних дрібниць учитель демонстрацію виконати не зможе . Єдиним місцем ,де вчитель знайде необхідне , є аптека або ринок.
Використання найпростішого медичного обладнання можливе , і навіть у деяких випадках , дуже зручне у використанні на уроці фізики і для демонстрації і для проведення лабораторних робіт. Воно доступне , просте у застосуванні і гарної якості. При використанні медичного обладнання слід пам’ятати головне – медичні інструменти мусять бути , якщо не стерильним , то принаймні новим і ні в якому разі вживаними . Кожного разу при використанні шприців , голок та іншого обладнання ми повинні нагадувати дітям про правила поводження з ними.
Проблема : чистий паперовий лист дитина повинна закріпити на площині за допомогою булавок, та ще й на якомусь підвищенні , щоб можна було спостерігати рух променів.
При цьому булавки триматися не хочуть, навіть якщо це робити на картоновій обгортці підручника їх загнати в поверхню дуже проблематично, вони нахиляються і гнуться.
Тому для виконання цих двох робіт виготовляємо «килимки» з м’якої гуми чи лінолеуму 15Х20 см товщиною 3-5 мм. Власне з одного старого комп’ютерного килимка виходить два демонстраційних. Заміть булавок використовуємо ін’єкційні голки від шприців малого діаметра –вони легко вбиваються в поверхню, не ранять пальців, не гнуться і міцно тримають листочок - , увага дітей не
відволікаються і роботу вони виконують швидко.
2.16.Саморобні призми.
Часто звертаються колеги з проханням «позичити » призму.
Ось такі чудові ємкості від цукерок «Тік-так» побачили у
магазині біля школи. Великі , правильної форми. Якщо заповнити їх водою, а у воду впорснути лаку для волосся, отримуємо ідеальний пристрій для демонстрації заломлення світла. Можна , як барвник використати наприклад вапно. В лаку для волосся містяться блискітки , які гарно показують рух променів. До речі лак погано розчинний утворює колоїдний розчин – емульсію.
Вертикальний варіант лабораторної роботи на
заломлення світла. Він зручний для демонстрації, хоч при потребі не важко посудину герметизувати і отримати експериментальний варіант
2.17.Стерео зображення.
Стерео зображення на листівках - під різним кутом зору видно 2-3 різних зображення. Ефект-стерео легко пояснити дітям за допомогою трикутної піраміди без дна, на внутрішніх стінках якої –три кольорових вклейки . Дивлячись під різним кутом –бачимо різний колір.
2. 18. Модель гідравлічної машини-преса.
Два шприці 2мл. і 20мл. заповнити олією і з’єднати за допомогою трубки. Перекачуючи рідину з одного шприца в інший – спостерігаємо залежність сили тиску від площі поршня.
Закріпивши більший циліндр в штативі , розмістимо на основі поршня пластиліновий кубик , так щоб мав верхню опору. Тепер привівши в дію тонкий циліндр легко розплескуємо кубик – дія преса.
2.19.Модель гідронасоса.
Всі пляшечки з парфумами і засоби гігієни мають насоси. Проблема в тому, що клапани цих насосів хитро заховані і тому для демонстрації вони не придатні. Для виготовлення моделі насосу використано великий шприц 20.мл. пластмасовий розподільник і клапани від двох оріфлеймівських насосів – вони прозорі з кулькою і пружинкою – отриманий насос копія малюнку підручника.
Корисний , як для демонстрації , так і для опитування.
2.20. Саморобні мензурки.
Шприц без поршня , отвір закупорити наприклад сірником, підставку зробити з пластиліну . Ціна поділки значно менша ніж у класичної шкільної мензурки, а тому точність вимірювання наприклад густини речовини на порядок вища.
2.21. Визначення густини деревини.
Дослід - задача. Пробірка з водою, дерев’яний стержень , лінійка, таблиця густин
2.22. Модель « Інерція »
На брусок-основу приклеєна котушка з під ниток і прикріплена пружина - пластинка. На котушку кладемо пластикову або паперову картку і стальну кульку. Відхиляємо пружину і вибиваємо картку. Інертна кулька залишається на котушці.
2.23. Використання ареометрів.
Автомобільний ареометр тоне у звичайній воді і спливає у солоній ,бо розрахований на більшу ніж у води густину кислоти і тому з ним важко робити демонстрації , не брати ж нам для досліду кислоти.
А от побутовий спиртомір ідеальний для демонстрації , пороте його шкала проградуйована не в одиницях густини.
В одну пробірку беремо воду в іншу спирт , можна робити суміші і відповідно практичні задачі.
За відсутності ареометра рибальський поплавок теж прекрасно працює.
2.24. Акваріумний компресор
Простий і зручний пристрій для дослідів: фонтани, сифони , закон Бернуллі , тощо…
2.25. Бляшана банка і атмосферний тиск
В баночці від тонізуючого напою , зробити отвір гострим предметом, не зриваючи фабричний клапан.
В таку порожню банку влити 10 мл води, нагріти на полум’ї пальника, закрити отвір пластиліновим конусом і помістити в сніг. Атмосферний тиск почне стискати банку із сильним тріском.
2. 26. Все про запальнички.
В багатьох фізичних дослідах необхідно нагрівати речовини. Кожен із тих типів пальників, якими в свій час школу забезпечила «радянська промисловість» мають свої недоліки. Спиртівка на рідкому спирті найкращий варіант – проте спирт швидко витрачається, в спиртівках випаровується, тому його , після кожного використання потрібно зливати в герметичну посудину для зберігання. Електричні нагрівачі теж не завжди зручні. Класичний пальник на уротропіні - сухому пальному, не прийнятний через шкідливість газів , неприємний запах , головну біль у вчителя і учнів.
Пропонується легкий спосіб перетворення китайської запальнички у пальник.На корпус запальнички одягаємо гумове кільце. При запалюванні одночасно натискаємо на запал і зсуваємо гумове кільце - запальничка горить доти, поки не скинемо кільце. З пластиліну робимо зручну підставку. Переваги-зручність, простота, відсутність газів,
можливість регулювати висоту і силу полум’я; недолік
запальничка нагрівається, тому слід постійно
контролювати, щоб перегрів не привів до
плавлення корпусу. Королево. Запальничок є
турбо запальничка – готовий , якісний і
безпечний пальник .
2.27.Теплопровідність.
Класичний дослід з використанням пальника - запальнички .
2.28.Розшинення тіл при нагріванні.
Модель розширення тіл при нагріванні. Металеві стержні: мідний стальний та алюмінієвий опираються на стрілки і розширення видно на шкалі. Джерело енергії спирт.
Одночасно нагріваємо і кулю для класичного досліду із розширення.
Для пояснення змін які відбуваються при нагріванні кулі ідеально підходить дитяча іграшка - пластмасова сфера. По суті вона є структурна гратка .
Чи змінюється кількість молекул при нагріванні?Як змінюється маса речовини? Як змінюється відстань між молекулами і сили притягання ?
Всі відповіді стають наочними при використанні такої іграшки.
2.29. П’єзоелемент і електроскоп.
В підручниках описується процес електризації , як наслідок дії тертя. А про те що електризація виникає при стисканні, освітленні, дії радіації і температури підручник мовчить. Наочною демонстрацією електризації при стисканні є п’єзоелемент запальнички.
Такий маленький пристрій виробляє напругу кілька тисяч вольт , величина пробою повітряного шару майже 1 см.
Електроскоп такий пристрій заряджає миттєво і дозволяє швидко і якісно провести досліди з електризації , показати дискретність заряду, взаємодію зарядів, тощо
2.30. Повне відбивання світла.
Запальничка та зігнута скляна паличка – повне відбивання світла –передмова для розповіді про оптико –волокнистий зв'язок.
2.31. Покажчик рівня запису.
Покажчик рівня запису або гучності - такими міліамперметрами були оснащені практично всі старі магнітофони навіть третього класу. Різниця між дорогим сучасним лише в градуюванні, власне її можна усунути приклеївши на скло вузеньку стрічку
нової шкали.
2.32. Дитяча модель вітрової електростанції.
«На вітрі»- вентилятор обертається, двинун з дитячої іграшки працює як генератор, на індикаторі відхиляється стрілка, при сиьному «вітрі» горить діодна лампочка на стовпі.
2.33. Аморфність.
Скляна паличка легко гнеться в полум’ї пальника. Теплопровідність скла настільки погана , що паличку можна тримати в руках.
2.34. «Я» в оці сусіда.
Заглянувши в опукле дзеркало, дитина бачить своє перевернуте зображення - аналог зображення на сітківці ока. Для чого пояснювати , яке зображення на сітківці, якщо його можна реально побачити.
2.35.Далекозорість і короткозорість.
Джерело зображення діапроектор із плівкою. Екран гумова кулька - вона ж модель ока. Стискаючи очне яблуко розуміємо чому виникають вади зору.
В принципі , можна до гумової кульки
Легко приклеїти кришталик – лінзу і підібрати розмір кульки - тоді модель стає абсолютно тотожною оку.
2.36. Як мочалка стала моделлю.
Дивний вид поролонових мочалок із хвилястою поверхнею наповнив торгові мережі.
Якщо на кожну хвильку мочалки приклеїти дробинку - атом,
то демонструвати такі явища ,
як види деформації або сили взаємодії між атомами дуже зручно, адже видно як із зміною відстані між атомами змінюються сили.
2.37. Електричний фен на уроці.
Класичний дослід , коли на вертикальну струмину повітря кладеться тенісна кулька і вона «висить» у повітрі-наочна демонстрація закону Бернуллі.
Якщо уявити кульку крапелькою води – то очевидна відповідь на запитання. Чому хмари не падають?
Аеродинамічна труба - літак прив’язаний на нитці.
Місячне і сонячне затемнення.
Сонце – проектор , Місяць - тенісна кулька, те що вона висить в струмині повітря придає їй неабиякої схожості із Місяцем. Крім того екран позаду висячого глобуса. Кращої наочності для демонстрації затемнень і фаз місяця не вигадати.
Параболічні антени.
Земля обертається а параболічна антена (вакуумний тримач) продовжує
« дивитися на телевізійний супутник ». Кутова швидкості обертання супутника рівна Земній , а орбіта над екватором.
2.38. Дослід Отто-Геріке.
Замість вакуумних тарілок – вакуумні тримачі.
Система витримує вантаж масою до 6 кг.
Як видно з фото навіть слона витримує .
В горизонтальному варіанті – два динамометри з різних сторін від тримачів - пояснюють чому для досліду Отто Геріке взяв по 6 пар коней з обох сторін.
2.39. Про повітряні кулі
Досліду передує розповідь про зародження авіації і аеростатики, про «Цепеліни» і найлегший газ водень .
В 5 мм. баночку з газовідвідною трубкою вливаємо 2мл. хлоридної кислоти і вкидаємо 6 гранул цинку. Над трубочкою робимо мильну плівку за допомогою дитячого комплекту для пускання мильних кульок. Водень надуває кульку, якщо її здмухнути , кулька відривається летить вгору і розбивається в стелю.
2.40. Струг і свинцеві циліндри.
Класичний дослід на дифузію і міжмолекулярну взаємодію.
Замість фабричних свинцевих циліндрів можна використати рибальські грузила , затиснуті в струбцині вони чудово злипаються , якщо поверхні були якісно зрізані.
2.41. Модель будівників Єгипетських пірамід
За 40 км від «Долини Царів» древні будівельники вирізали кам’яну брилу вагою до 8 тон.
Як вони робили прорізи в камені глибиною 2 м. і товщиною 1 см ?
Потім брилу поміщали в конструкцію яку ілюструє модель. Конструкцію котили до Нілу( залишки колій збереглися донині), баржею переплавляли
через річку, підкочували до піраміди, піднімали
і клали в піраміду . Якість обробки така , що між
двома брилами не можна протиснути лезо бритви.
Кожні 2 хвилини на піраміду лягала нова брила.
Вартість будівництва 100 тисяч людських життів.
2.42. Про музичні інструменти.
Ніщо краще не зможе проілюструвати залежність висоти звуку від довжини тіла , що коливається , ніж проста гітарна струна.
А ще в синтезаторах обов’язково є електронний метроном . А для настроювання інструментів визначник частоти, який за звуком визначає частоту і музичний тон. Ну а явище резонансу –
це процес настроювання гітари, восьмикласники
залюбки в ньому беруть участь.
2.43. Універсальна магнітна дошка.
З однієї сторони « Розміщення електронів по енергетичних рівнях»- протони нейтрони і електрони – маленькі магнітики.
З другої сторони –система координат. Графіки магнітні стрічки – ущільнювачів дверей холодильника. Причому вони дозволяють будувати не лише прямі , але й параболи, гіперболи , тощо…
Розділ 3. Уроки фізики та комп’ютер
Двадцять перше століття кидає виклик усьому, що нас оточує. Людство сьогодні перебуває в технологічній фазі науково-технічної революції, коли стрімко міняється техніка й технології, і щоб встигнути за запаморочливими новинками, щоб не відчувати себе викинутим за борт сучасного життя, треба постійно вчитися. «Навчання» стає категорією, яка супроводжує людину протягом усього життя. Основна мета цього етапу – інформатизація всіх сторін життя. Освіта є інформаційним процесом і тому використання сучасних технологій навчання із застосуванням комп’ютера особливо важливе.
Одним із викликів нашого часу, які гостро стоять перед школою, є соціалізація учня, тобто завдання школи полягає в тому, щоб випускник школи був пристосованим до вимог суспільства, що змінюється, умів зберегти свою індивідуальність та протистояти поганому. Сучасний світ змінюється настільки швидко, що в межах життя одного покоління відбуваються кардинальні зміни, які стосуються всіх сторін існування людини. Всі ці зміни вимагають від суспільства винахідливості, гнучкості, творчого підходу до розв’язання проблем, уміння застосовувати знання в реальному житті. Однак ці вміння не беруться нізвідки, їх треба формувати і розвивати. Тому школа, яка розуміє дійсне значення цих процесів соціуму, несе на собі особливу відповідальність за вміння пристосовуватися до змін. Якщо необхідність соціалізації учня усвідомлена і визнається вчителем (що, звичайно, свідчить про його сучасний рівень ерудиції, професіоналізм), то він закладатиме цю ідею перш за все в завдання уроку. І, проектуючи урок, думатиме, шукатиме зміст, методи, форми, засоби, створюватиме умови, щоб мета соціалізації була виконана.
Однією з цілей розвитку освіти є гармонійний розвиток особи та її творчих здібностей на основі формування розуміння необхідності освіти і самоосвіти впродовж усього життя, який у сучасному світі неможливий без знань, умінь і навичок роботи з інформацією. Інформована людина вільна у виборі, здатна аналізувати ситуацію і приймати самостійні рішення. Їй важко нав’язати чужу точку зору, вона здатна повніше реалізувати свій творчий потенціал, і, отже, забезпечити гідний рівень і спосіб життя. А це і складає основну мету будь-якого демократичного суспільства. Проблема зараз не стільки в оволодінні знаннями, скільки в умінні застосувати їх на практиці в повсякденному житті. І ми, педагоги, повинні допомогти молодому поколінню цьому навчитися. Важливе значення мають уроки з використанням комп’ютерної техніки. Ефективність уроку досягається у випадку, коли його зміст раціонально поєднується з результативними для даного випадку формами і методами роботи, що реалізуються за допомогою найсучасніших засобів навчання, якими є мультимедійні технології. Розвиток цих технологій, що об’єднують текст, зображення і звук на єдиному носії інформації, був задекларований як генеральний у програмному забезпеченні ще у 1990 році на щорічній конференції фірми Microsoft її президентом Біллом Гейтсем . Тому метою нашого дослідження став аналіз стану комп’ютерної підтримки курсу фізики в сільському навчальному закладі.
Розглянемо переваги використання електронно- мультимедійних засобів навчання на уроках фізики. Використовуючи мультимедійні засоби навчання на уроках , учитель має змогу на високому рівні розвивати вербально-логічний, наочно-дієвий, просторовий, візуальний тип мислення, завдяки тому, що поєднується слухове й зорове сприйняття інформації. Використання цих засобів у процесі перевірки домашнього завдання скорочує час перевірки, дає змогу оцінити кожного учня. Учень може знайти свою помилку, зробити певні висновки. Для актуалізації опорних знань, умінь і навичок, працюючи з усім класом, доцільно використати інтерактивну дошку, яка надає можливість прискорити процес повторення й покращити його. Під час вивчення нового матеріалу мультимедійні засоби навчання відіграють дуже важливу роль, оскільки в побудові геометричних зображень(наприклад побудова зображень в лінзах) відображається динаміка їх побудови. Отже, мультимедійні засоби навчання підвищують інтерес до предмету, сприяють кращому засвоєнню матеріалу. Досвід використання мультимедійних технологій на уроках фізики показав, що вони дозволяють підвищити ефективність навчання. Ці технології скорочують час підготовки завдань відповідного рівня, враховують індивідуальні особливості учнів, підтримують необхідний темп навчання тощо. Вони відкривають нові шляхи для розвитку мислення учнів, надають можливості для активного навчання. Учитель має можливість зацікавити учнів, виховати в них допитливість, завоювати довіру і спрямувати їхню увагу в те чи інше русло, а також об’єктивно оцінити роботу на уроці.
Мультимедійна підтримка уроку фізики може бути різноманітною, зокрема:
*відео й анімаційні фрагменти демонстрації фізичних явищ, класичних експериментів;
* комплекти задач для самостійної та груп ової роботи зі зразками розв’язувань і можливістю перевірки результатів;
* включення в хід уроку історичного, довідкового, табличного матеріалу;
*набори нестандартних творчих завдань креативного типу для виконання яких учням потрібно мати можливість проводити додатковий пошук та здійснювати перетворення інформації;
* анімаційні демонстрації, які використовуються в процесі пояснення, закріплення, систематизації навчального матеріалу.
Використання комп’ютерних технологій у навчанні дозволяє відчутн о підвищити якість навчання, створюючи привабливі інтерактивні навчальні програми. Застосування інформаційних технологій на уроках сприяє:
* формуванню вмінь самостійно здобувати якісні знання;
* більш ефективній реалізації прагнень і здатностей учнів до продуктивної діяльності, що обумовлено розв’язанню за допомогою комп’ютера багаторівневих практичних завдань;
* підвищенню рівня мотивації учнів до пізнання;
* більш ефективному формуванню практичних умінь і навичок у віртуальному просторі.
З’являється реальна можливість організації уроку-дослідження та проведення лабораторних робіт з моделюванням різних процесів та явищ. Отже, як показує досвід роботи, у шкільному курсі фізики комп’ютерні технології навчання можуть бути успішно застосовані на традиційному
уроці вивчення нового матеріалу, уроці формування вмінь і навичок, узагальнення і систематизації знань, уроці перевірки та корекції знань, умінь і навичок, на комбінованих уроках, так і під час проведення нестандартиних уроків. Використання педагогічних програмних засобів у поєднанні з іншими джерелами інформації, такими як підручник, розповідь учителя, стимулює пізнавальний інтерес учнів, підвищує їх активність, розвиває творчий потенціал. Вважаємо, що вчителі фізики мають знаходитися на передньому краї «боротьби» за комп’ютерну обізнаність освітян, бо саме для цього напряму освіти вже створено багато електронних засобів навчального призначення, а глобальна комп’ютерна мережа наповнена відповідними різноманітними матеріалами. Зрозуміло, що тільки постійна практика вчителя може бути основою його успішного просунення на шляху опанування електронно-мультимедійними засобами навчання. Проте й досі значною проблемою залишається не тільки недостатня кількість комп’ютерів у сільськ их школах, але й вільний доступ до комп’ютера та Інтернету вчителя-предметника. Підсумовуючи, підкреслимо , що тільки обізнаний на інформаційно-комунікаційних технологіях учитель може відповідати вимогам сучасної освіти та суспільства.
Дошка, крейда, підручник, плакати, дидактичні картки з завданнями – це педагогічні технології вчорашнього часу. Сучасна школа, покликана забезпечити доступні сть якісної освіти вихованцям шкіл з урахуванням їх можливостей, схильностей та інтересів, зобов'язана переглянути весь методичний інструментарій в цілому. Нові інформаційні технології, безумовно, відіграють у цьому сенсі позитивну роль. Комп'ютерні технології якісно змінюють зміст, методи і організаційні форми навчання і за певних умов можуть сприяти розкриттю, збереженню і розвитку індивідуальних здібностей учнів, їх особистих якостей. Найсучаснішим комп’ютерним засобом навчання є мультимедіа, що ґрунтується на спеціальних апаратних і програмних засобах.
Звичайно, найефективніший вплив на людину здійснює та інформація, яка діє на кілька органів чуття, і запам’ятовується вона тим краще й міцніше, чим більше каналів сприймання було активовано. Звідси й та роль, яка відводиться мультимедійним засобам навчання, що виникли з появою потужних багатофункціональних комп’ютерів, якісних навчальних програм, розвинутих комп’ютерних систем навчання.
Як зазначається в Національній доктрині розвитку освіти України у XXI столітті, одним із пріоритетів розвитку освіти є впровадження сучасних інформаційних технологій, які розширюють можливості учнів у якісному формуванні системи знань, умінь і навичок їх застосування у практичній діяльності, сприяють розвитку інтелектуальних здібностей до самонавчання, створюють сприятливі умови для інтенсифікації навчальної діяльності учнів і вчителя.
Аналіз творів видатних педагогів, учених минулого та сьогодення дає підстави стверджувати, що одним з найдійовіших засобів формування пізнавального інтересу до фізики є використання елементів цікавості. Ставлення учнів до предмета визначається тим, наскільки цікаво побудований навчально – пізнавальний процес. Елементи цікавої фізики стають лише тоді дієвим інструментом, коли їх розглядають як засіб формування пізнавального інтересу, а не як мотив пізнавальної діяльності.
Щоб активізувати процес вивчення фізики, нині широко почали застосовувати комп’ютери.
Застосування в навчанні комп’ютерних технологій дає змогу:
Основними педагогічними цілями використання комп’ютерних технологій навчання фізики є:
Сучасна фізика стала ще й „комп’ютерною” наукою: фізик – експериментатор використовує комп’ютер як невід’ємну частину дослідницької установки, фізик – теоретик працює з ним для моделювання досліджуваних явищ, обоє вони звертаються до комп’ютерних баз даних.
Тому повноцінне вивчення фізики передбачає включення комп’ютера в навчальний процес як мінімум по чотирьом аспектам:
1. Під час викладу нового матеріалу комп’ютер дає змогу супроводжувати його динамічними ілюстраціями, комп’ютерними моделями, текстами і відеофрагментами. Комп’ютерні моделі оживляють матеріал, забезпечують демонстрацію того, що не вдається показати в натуральному експерименті чи важко сприймається на статичних малюнках. Саме інтерактивність комп’ютерних моделей додає процесу навчання нових можливостей.
2. У демонстраційному експерименті комп’ютер використовується як частина установки, або як пристрій, за допомогою якого можна демонструвати всьому класу такі явища, що вдається спостерігати лише в мікроскоп)
3. Під час розв’язування задач комп’ютер використовується для представлення текстів задач, перевірки відповідей, розрахунків.
4. У випадку проведення лабораторних робіт ― обробка результатів з використанням спеціальних програм або проведення комп’ютерних лабораторних робіт.
Успішне засвоєння змісту матеріалу здебільшого залежить від широкого застосування дидактичних прийомів, що активізують пізнавальну діяльність учнів. До них належать прийоми зіставлення й порівняння понять, явищ, закономірностей, що мають властивість подібності, застосування аналогій і моделей.
Комп’ютерні лабораторні роботи.
Дають можливість виконати лабораторну роботу за допомогою імітаційної моделі. Математичний апарат, закладений у функціонування моделі дає можливість отримувати значення фізичних величин близькі до реальних, і, відповідно, робити правильні висновки про фізичний зміст явища або процесу. Моделі лабораторних робіт реалізовані на основі діяльнісного підходу. Вони передбачають не тільки спостереження фізичних процесі в та явищ, які моделюються системою, а безпосередню участь в них учня (наприклад, вибір необхідного обладнання), що суттєво підсилює навчальний вплив лабораторних робіт.
Комп’ютерні лабораторні роботи можуть виконуватися з метою підготовки до виконання реальної лабораторної роботи в фізичному кабінеті, або після її виконання з метою закріплення отриманих вмінь і навичок та розширення можливостей шкільного фізичного експерименту.
У віртуальних лабораторних роботах реалізовано комп’ютерні моделі фізичних явищ та пристроїв і механізмів (наприклад, модель електричного кола з джерелом живлення, реостатом, амперметром, вольтметром і т. д., модель електромагніту, модель електричного двигуна, модель математичного маятника, яка повністю відтворює реальні коливання маятника, моделі важелів з відтворенням поведінки при їх навантаження за допомогою тягарців і т. д.)
У моделях, що використовуються в лабораторних роботах, реалізовано математичний апарат, який дозволяє змінювати вхідні параметри досліджуваного процесу і отримувати вихідні дані, що відповідають характеристикам реальних фізичних явищ та процесів. Так, наприклад, зміна положення повзунка реостата зумовлює відповідні зміни сили струму в колі при сталій напрузі згідно закону Ома для ділянки кола; внесення залізного осердя в котушку зі струмом зумовлює підсилення її магнітного поля, що фіксується за допомогою магнітної стрілки і т. д.
Передбачено можливість здійснення механічних дій на розсуд учня, що наближує процес виконання лабораторної роботи на комп’ютері до виконання лабораторної роботи в лабораторії.Кожна комп’ютерна лабораторна робота крім короткого опису з основними завданнями, містить контрольні питання, на які пропонується відповісти учневі після виконання роботи. Контрольні питання реалізовані у вигляді тестів з одиничним або множинним вибором варіантів правильної відповіді. Результати вимірювань, які виконуються під час лабораторної роботи, можуть заноситися учнями до таблиць і оброблятися з використанням калькулятора та довідкових даних, що дозволяють можливості програмно-методичного комплексу.У процесі використання ППЗ змінюється роль учителя, який за традиційної організації навчання є, в першу чергу, основним джерелом знань для учня. Вчитель стає наставником і порадником для учня, адже частина його важливих функцій перекладається на ППЗ: подача навчального матеріалу і навчальних завдань, відтворення фізичних явищ і процесів. (комп’ютерне моделювання).
Переваги використання ППЗ у навчальному процесі:
1. Учитель має можливість реалізувати різні методи навчання одночасно для кожного з учнів, забезпечуючи індивідуалізацію навчання, а також організовувати групову роботу учнів.
2. Учень може працювати самостійно в оптимальному для нього темпі.
3. Учень може здійснювати управління фізичними явищами і процесами, що моделюються, отримувати й аналізувати результати своїх впливів.
Таким чином, використовуючи комп’ютерні технології навчання, можна:
Застосування комп'ютерних технологій на уроках фізики дозволяє значно підвищити рівень індивідуалізації навчання і як наслідок - глибину засвоєння матеріалу, звільняє учителя від трудомісткої роботи з поточної та підсумкової перевірки знань учнів.
Сильні сторони використання комп'ютера:
Новизна роботи з комп'ютером викликає в учнів підвищений інтерес до навчання та посилює його мотивацію.
Колір, мультиплікація, музика, відео та голосовий супровід розширюють можливості подавання інформації.
Використання комп'ютера на уроках фізики дозволяє в широких межах диференціювати навчання аж до його індивідуалізації, враховувати історію навчання учня та індивідуальні особливості пам'яті, сприйняття, мислення.
За допомогою комп'ютера може бути реалізована особистісна манера спілкування, що створює більш комфортну атмосферу навчання. Це важливо для учня з повільним темпом навчання.
Використання комп'ютера на уроках фізики дозволяє активно включити учня в навчальний процес, зосередити його увагу на найбільш важливому навчальному матеріалі.
Розширюється набір навчальних задач (використовуються задачі моделювання різних ситуацій.
Використання комп'ютера дає учням можливість наочно прослідкувати всі етапи розв'язування задачі, весь процес отримання розв'язку, в тому числі за різними методами, що значно покращує розуміння сутності досліджуваних процесів і явищ.
Завдяки використанню ПК на уроках фізики учні можуть мати доступ до більших об'ємів раніше недоступної інформації, а також розв'язувати задачі, набагато складніші, ніж ті, які можна було розглядати при використанні докомп'ютерних засобів навчання.
Якими можуть бути, виходячи з власного досвіду, шляхи використання комп'ютерів в процесі вивчення фізики:
У навчально-виховному процесі комп’ютери використовуються за такими основними напрямами:
У «Всесвітній доповіді з освіти» ЮНЕСКО було виділено три цілі використання комп’ютерів у наш час у різних системах освіти:
Ефективне використання комп’ютера в навчально – виховному процесі залежить від програмного забезпечення.
Комп’ютерні програми з фізики поділяються за дидактичними цілями:
Мультимедійні уроки
Сучасна фізика стала „комп’ютерною” наукою: фізик – експериментатор використовує комп’ютер як невід’ємну частину дослідницької установки, фізик – теоретик працює з ним для моделювання досліджуваних явищ, обоє вони звертаються до комп’ютерних баз даних. Тому повноцінне вивчення фізики передбачає включення комп’ютера в навчальний процес.
Останнім часом вчителі фізики п очали активно використовувати на уроках презентації, які роблять самі, використовуючи PowerPoint. Нині практично жоден відкритий урок не проходить без застосування таких презентацій. Мультимедійні сценарії уроків виконуються у вигляді презентацій з використанням програми Microsoft Office Power Point. Слайди презентацій, зазвичай, містять ілюстративний матеріал для уроку, фрагменти відеофільмів, анімації. При підготовці презентації заздалегідь продумується структура уроку, послідовність слайдів визначає певний темп і логіку викладення матеріалу, тобто створюється сценарій проведення уроку. На слайдах розміщують короткі тези, дати, імена, терміни, визначення, формули, які необхідно учням запам’ятати. Найбільш важливий матеріал для підключення асоціативної зорової пам’яті виділяють кольором, шрифтом, обрамленням тощо. Цифровий матеріал, матеріал, що потребує пояснення таблиць і графіків, графічні задачі зручно представляти, використовуючи програму Microsoft Office Excel, про яку йдеться далі. При цьому використовується гіперпосилання на необхідні Excel-файли.
Комп’ютерна презентація – одна із форм сучасного уроку, яка дозволяє зробити учбовий матеріал яскравим і переконливим.
Є багато позитивних моментів при використанні такої методики:
Яскраві образи без надмірних зусиль надовго запам’ятовуються.
Завдяки рухливості малюнків, схем, таблиць є можливість їх змінювати, доповнювати, корегувати, заповнювати поетапно, частинами, чи повернутись до попереднього моменту, повторити якийсь епізод.
Мультимедійні засоби дають змогу відтворити фізичні процеси, про які на уроках можна говорити, звертаючись лише до уяви учнів, спираючись на їхнє абстрактне мислення. Наприклад: фізичні процеси квантової та атомної фізики, хвильові процеси, електричні явища і т. д.
Використання мультимедійних засобів на уроках сприяє створенню позитивної атмосфери, що має велике значення для сприйняття інформації.
Мультимедійні презентації зручно використовувати на уроках при поясненні нового матеріалу, при повторенні вивченого матеріалу, при організації поточного контролю знань (презентації-опитування), а також в позаурочний час при створенні проектів і творчих робіт з фізики.
Джерелом ілюстративного матеріалу для презентацій служать:
Аналіз науково – методичної літератури та періодичних видань показав, що мультимедійні презентації здатні реалізувати багато проблем процесу навчання, а саме:
Та чи завжди це виправдано?
Аналіз застосування інформаційних технологій учителями фізики, виявив тенденцію збільшення кількості уроків, на яких застосовуються презентації, що виконуються вчителями самостійно. Вчителі фізики, що знайомі із сучасними інформаційними технологіями у викладанні фізики застосовують презентації приблизно кожен третій урок. Вчителі використовують такий матеріал від 5 хвилин (8% вчителів) до 30 хвилин (16% вчителів) на уроці. При цьому дані презентації не завжди містять інтерактивні моделі, тестування. 90% презентацій демонструються самими вчителями і тільки 10% - учнями.
Позитивні ефекти застосування презентацій
У порівнянні з традиційною формою ведення уроку, яка змушує вчителя постійно звертатися до крейди і дошки, використання презентацій на уроках вивільняє велику кількість часу, який можна використати для додаткового пояснення навчального матеріалу. Вчителі, які застосовують презентації в PowerPoint відзначають, що це призводить до цілого ряду позитивних ефектів: полегшується процес засвоєння матеріалу, урок збагачується емоційною забарвленістю, зростає рівень наочності, підвищується інтерес до предмету, учні легше засвоюють навчальний матеріал. До позитивних прикладів застосування презентацій можна віднести приклади, коли вони створюються учнями для підведення підсумків власної науково-дослідної або проектної роботи. В даному випадку презентація необхідна.
Таким чином, використовуючи комп’ютерні технології навчання, можна:
Основні недоліки створених власноруч презентацій
На відміну від ППЗ, виготовленням яких займаються цілі команди компетентних спеціалістів, презентації зазвичай створюються самотужки вчителем і цілком залежать від його рівня компетентності в матеріалі уроку, можливостях програми PowerPoint та, власне, наявності достатньої кількості часу.
Негативних моментів застосування презентацій може бути дуже багато. Частина з них полягає в тому, що багато вчителів не знають ергономічні норми створення презентацій. До цього відносяться, в першу чергу:
• відповідність послідовності логічних наголосів оптимальному порядку вивчення інформації;
• наявність не більше одного логічного наголосу: почервоніння, яскравість, обведення, миготіння, рух;
• оптимальність контрасту зображення і тексту по відношенню до фону;
• врахування кольорової палітри і колірних переходів (не можна синіми літерами писати по фіолетовому фону);
• яскравість кольорів об'єктів по відношенню до фону: необхідний рівномірний розподіл яскравості, контраст яскравості повинен бути не меншим, ніж 60 %;
• вставка рухомих текстів, вискакування ілюстрацій є неприпустимим;
• неприпустимим є застосування агресивного візуальної середовища, наприклад, суцільного поля, на якому розташовані однотипні об'єкти.
Частина неякісних презентацій зумовлена тим, що вчителі не знайомі з технічними можливостями програми PowerPoint і не вміють робити:
• гіперпосилання на інтерактивні моделі, тому вчителі часто переривають презентацію і переходять до демонстрації інтерактивної моделі з мультимедійного курсу, або взагалі відмовляються від демонстрації моделей;
• вставку анімацій і моделей, виконаних у Flash;
• вставку відеофрагментів і звуку;
• вставку готових тестів, наприклад, в параметризованому вигляді.
Зустрічаються і чисто методичні помилки вчителів:
• вставка в презентацію тексту, який повністю проговорюється учителем на уроці і нічим не відрізняється від тексту в підручнику;
• повна заміна малювання креслень і схем готовими малюнками та кресленнями може призводити до загальмування розвитку мислення, тож такі можливості презентацій потрібно використовувати обдумано.
Все це призводить до того, що необхідно спеціальне навчання вчителів фізики оптимальному застосуванню одного з напрямків ІКТ - презентацій на уроках.
Розділ 4. Відеодосліди
Розвивати знання з фізики, хімії, природознавства можна від дошкільного віку і дарма, що дитячий розум може не запам´ятати складної термінології, бо усім процесам, що відбуваються довкола нас, можна знайти доступне пояснення, а побудувавши заняття у формі гри і показавши цікаві досліди, є шанс прищепити дитині любов до точних наук.
Слід зазначити, що навчання азам фізики за допомогою веселих експериментів широко апробовується за кордоном, а в Європі діти мають можливість разом із батьками відвідувати інтерактивні музеї і тематичні виставки.
В Україні напрям фізики для дошкільнят тільки розвивається, але вже є певні поступи. До прикладу, вітчизняний психолог Марія Башлик влучно підмітила, що дитина особливо переймається дослідом, який зробила сама і у 2010 році розпочала пізнавальний проект «Весела наука».Добра справа отримала продовження і поширення, то ж у «Веселої науки» незабаром з’явились конкуренти – від інтерактивного музею «Експериментаніуму», який теж пропонує власні реактив-шоу, до проектів на зразок «Наука без скуки».
Загалом же психологи сходяться у думці − починати знайомити дітей з фізичними дослідами можна вже з 3-річного віку, а щоб не бути багатослівними ми вирішили помістити в посібнику компакт диск, на якому записано пару десятків відеодослідів які бесперечно зацікавлять учнів та будуть спонукати їх до вивчення предмету. Також слід звернути увагу на те, що вчителі які працюють у кабінетах з малою наповненістю приладами, але мають доступ до комп’ютерів неодмінно повинні цизацікавитись нашим посібником.
Перелік відеодослідів
Висновок
Все це дозволяє: вивести сучасний урок на якісно новий рівень; підвищувати статус вчителя; впроваджувати в навчальний процес інформаційні технології; розширювати можливості ілюстративного супроводу уроку; використовувати різні форми навчання та види діяльності в межах одного уроку; ефективно організовувати контроль знань, вмінь та навичок учнів; полегшувати та вдосконалювати розробку творчих робіт, проектів, рефератів.
Використання новітніх технологій у сучасному суспільстві стає необхідним практично в будь-якій сфері діяльності людини. Оволодіння навичками цих технологій ще за шкільною партою багато в чому визначає успішність майбутньої професійної підготовки нинішніх учнів.
Зміст
Вступ. Гуманізація і гуманітаризація.
Розділ 1. Фізичні чудеса бурштинового краю.
Розділ 2. Панельні моделі.
Розділ 3. Уроки фізики та комп’ютер
Розділ 4. Відеодосліди
Література.
1. Старощук В.А. Цікаві демонстрації з фізики. Частина І.-Тернопіль: Навчальна книга- Богдан, 2003.
2. Старощук В.А. Цікаві демонстрації з фізики. Частина ІІ.-Тернопіль: Навчальна книга- Богдан, 2003.
3. Опыты в домашней лаборатории. М.: Наука , 1981.
4. Андрєєва В.М., Григораш В.В. Настільна книга педагога.// Х.: Основа, 2006, 352ст.
5. Використання інформаційних технологій на уроках фізики. //Бібліотека журналу Фізика в школах України. – Основа, 2007, 200ст.
6. Використання інформаційних технологій на уроках фізики в основній школі. //Інтернет ресурси.
7. Державний стандарт базової і повної середньої освіти.
8. Карпова Л.Б. Використання персонального комп’ютера на уроках фізики. //Фізика в школах України. – Основа, 2008, №17, 32ст.