«Використання симуляції при викладанні нового матеріалу, розв’язуванні задач та проведенні лабораторних робіт з фізики»
Київ-2020
Зміст
3. Висновки 23
4. Використана література 24
Традиційна методика викладання, та і саме ставлення до навчання сьогодні зазнає істотних змін. Сучасні діти – покоління, яке зростає на вільному доступі до сучасних гаджетів, яскравих картинок та відеокліпів. Боротися з діджиталізацією сучасного життя неможливо, проте її можна використовувати у сучасному уроці.
Сьогодні вчитель – не є головним джерелом інформації, бо її можна знайти на сторінках інтернету, прочитати в підручнику. Відтак, учитель – це людина, яка спонукає здобувачів освіти до усвідомлення, аналізу, критичного осмислення цієї інформації, самостійного пошуку нової для поглиблення знань, застосування отриманої інформації в житті. А результатом цього стає вміння здобувачів освіти серед усіх можливих рішень знаходити найраціональніше.
Фізика – досить складна для розуміння наука, ще й, як стверджують психологічні дослідження, концентрувати увагу дітям стає все важче. Згідно зі статистикою, серед населення 25% аудіалів, 35% візуалів і 40% кінестетиків. А отже вчителю потрібно візуалізувати подану інформацію, часто змінювати діяльність, переносити навчальну діяльність на сторінки інтернету, де діти почувають себе «як риба у воді». Саме тому темою для дослідження я обрала «Використання симуляції при викладанні нового матеріалу, розв’язуванні задач та проведенні лабораторних робіт з фізики». Я впевнена, що використання інтернет-платформ повинно стати невід’ємною частиною сучасного уроку, а встановлення в кабінеті фізики сучасного інтерактивного обладнання (інтерактивнний комплекс, цифровий комплекс Еinstein™, електронний мікроскоп, тощо) дало можливості перевірити це на практиці.
Мета роботи — дослідити доцільність впровадження симуляцій при вивченні фізики у середній школі, а саме вивчення теми «Електричний струм» та використання Phet-симуляцій для виконання лабораторних робіт з даного розділу.
Для досягнення цієї мети необхідно:
У своїй роботі хочу звернути увагу на впровадження використання інтернет-симуляцій при вивченні фізики, зокрема, теми «Електричний струм».
Як зацікавити дітей, зробити подачу інформації більш візуалізованою та яскравою, але не перетворити урок на шоу, бо метою навчання є розуміння фізичних явищ? Саме використання на уроках симуляцій з фізики вважаю одним з найвдаліших інтернет-можливостей, які допомогають сьогоднішнім здобувачам освіти побачити тонкощі багатьох процесів, «експериментальним» шляхом дослідити ці процеси, перевірити результати розв’язування задач на досліді.
Що таке симуляції? Симуляція являє собою процес розробки моделі реальної чи уявної системи і проведення експериментів з моделлю. Мета імітаційних експериментів - зрозуміти поведінку системи та оцінити стратегії для функціонування системи. Інтернет-симуляції – це науково обґрунтовані і ефективні комп’ютерні анімаційні симуляції для вивчення реальних фізичних явищ та процесів.
Чи можуть інтернет-симуляції замінити реальний дослід? Вважаю що ні, і вони не повинні ставати єдиними демонстраціями при вивченні фізики, але я з впевністю можу стверджувати, що використання симуляцій під час вивчення фізики сприяє:
Обирати інтернет-платформи з симуляціями право за вчителем. Розглянємо деякі з них:
https://www.vascak.cz/physicsanimations.php?l=ua
https://interactives.ck12.org/simulations/physics.html
Math, Physics, and Engineering Applets
http:// https://javalab.org/en/
Проведемо аналіз даних інтернет-ресурсів (суб’єктивий, власна думка).
Посилання |
Загальна характеристика |
Позитивні моменти |
Приклад графіки та зображення |
Негативні моменти |
https://www.vascak.cz/physicsanimations.php?l=ua
|
Англомовний сайт, з перекладом декількома мовами, в тому числі українською |
|
|
|
|
Англомовний сайт (В браузері Google Chrome можна перекласти українською мовою) |
|
|
|
Англомовний сайт з перекладом на шість мов (українська мова відсутня) (В браузері Google Chrome можна перекласти українською мовою) |
|
|
|
|
https://javalab.org/en |
Англомовний сайт (В браузері Google Chrome можна перекласти українською мовою) |
|
|
|
Англомовний сайт з перекладом на багато мов. Є симуляції українською мовою. |
|
|
|
|
Багатомовний сайт |
|
|
|
Використання віртуальних симуляцій при вивченні нової теми дає можливість наочно продемонструвати процеси, навіть в уповільненому режимі, з’ясувати послідовність цих процесів, «експерементувати» з процесами, змінюючи вихідні данні, що викликає у здобувачів освіти формування високої пізнавальної мотивації до вивчення теми. На мою думку, починати використовувати симуляції, як «заміну» експеременту, потрібно саме з досліду справжнього, реального, за допомогою приладів. А далі відтворити цей самий експеримент на симуляторі.
Так, починаючи вивчати тему «Електричний струм» в 8 класі, доцільним буде після демонстрації реального досліду за темою «Закон Ома» відтворити його на симуляторі.
Це дає можливість здобувачам освіти зрозуміти відповідність показників реального і цифрового експерименту і надалі сприймати останній, як правомірний дослід. І як результат – можливість використовувати програми-симуляції для проведення лабораторних та практичних робіт, перевірку результатів розв’язування кількісних та якісних задач, експериментальної роботи, тощо.
При вивченні теми «Електричний струм» віддаю перевагу онлайн-платформі https://phet.colorado.edu/, так як вона дозволяє не лише демонструвати процеси, пов’язані з електрикою, а й виконати всі лабораторні роботи, які включені до освітньої програми. Перевагою цієї платформи серед інших є те, що достатньо один раз завантажити «лабораторію електричного струму» на гаджет, навіть мобільний телефон, і надалі підключення до інтернету не потрібно. Особливо цінним це стало під час дистанційного навчання, коли кожен здобувач освіти міг перевірити дослідним шляхом закони електричного струму. Саме тому я рекомендую завантажувати симуляції, які можна використовувати для проведення робіт, на початку вивчення розділу «Електричний струм». Це дає можливість не лише надалі використовувати вдома, а й використовувати їх при індивідуальній роботі в класі.
Використання симуляцій під час розв’язування задач (кількісних, якісних, експерементальних)
Розв’язування задач – один з найскладніших етапів вивчення теми. Треба не лише отримати відповідь, а й проаналізувати її реальність, сформулювати умови, при яких така відповідь можлива. Здобувачі освіти, особливо ті, яким важко дається вивчення фізики, при розв’язуванні простих задач можуть відразу перевірити її дослідним шляхом.
Крім того, деякі симуляції в свою програму вже включають елементи задач, тому зручно використовувати при певних дослідженнях.
Як результат – здобувачі освіти зацікавлені в розв’язанні задач, бо перевірити результат завжди цікаво.
Використання симуляцій під час проведенні лабораторних та практичних робіт
Виконання лабораторних робіт – один із основ практичного застосування набутих знань та навичок у повсякденному житті та один з видів робіт, включених до освітньої програми. Але, на жаль, не завжди є можливість провести лабораторну або практичну роботу в повному обсязі. Причин може бути багато: не вистачає приладів, відсутність здобувача освіти під час роботи в школі, впровадження дистанційного та змішаного навчання. У нагоді вчителю та учням можуть стати програми-симуляції або фізичні віртуальні лабораторії.
З чого почати впроваджувати симуляції для виконання лабораторних та практичних робіт? Звичайно зі створення інструкцій для здобувачів освіти, бо саме вони є провідником у світ цифрових лабораторій. Виконання лабораторних робіт за допомогою симуляцій не може на 100% замінити практикум, але свою основну місію вони виконують – дають можливості учням перевірити закони та закономірності, які вивчають теоретично. Завдяки використанню симуляцій програма з фізики 8 класу під час карантину була виконана в повному обсязі і коригуюче навчання в 9 класі обмежилось декількома годинами.
Інструкція щодо користування симуляцією для проведення досліджень та виконання лабораторних робіт
(https://phet.colorado.edu)
Тема: Складання електричних кіль та їх дослідження.
Необхідне обладнання: комп’ютер, ноутбук, планшет або мобільний телефон, підключення до інтернету (у випадку першого разу виконання лабораторної роботи за допомогою симуляції)
Прилади і матеріали: джерело струму, резистор, амперметр, вольтметр, лампа розжарення, ключ, з’єднувальні провідники.
Хід роботи:
Завантажте програму, натиснувши кнопку «Завантажити». (У випадку завантаження в подальшому доступ до інтернету не потрібен) .
Лабораторна робота № 3
Тема: Вимірювання опору провідника за допомогою амперметра і вольтметра
Мета роботи: розвиток експериментальних умінь досліджувати електричні кола, експериментальна перевірка закону Ома для ділянки кола.
Необхідне обладнання: комп’ютер, ноутбук, планшет або мобільний телефон, підключення до інтернету (у випадку першого разу виконання лабораторної роботи за допомогою інтернет-симуляції)
Прилади і матеріали: джерело струму, резистор, амперметр, вольтметр, лампа розжарення, ключ, з’єднувальні провідники.
Хід роботи:
Завантажте програму, натиснувши кнопку «Завантажити». (У випадку завантаження в подальшому доступ до інтернету не потрібен) .
Розташування повзунка (резистор 2) |
Сила струму, А |
Напруга, В |
Опір, Ом |
Крайнє ліве положення |
|
|
|
Посередині
|
|
|
|
Крайне праве положення |
|
|
|
Контрольні питання:
Лабораторна робота № 4
Тема: Дослідження електричного кола з послідовним з’єднанням провідників
Мета роботи: розвиток експериментальних умінь досліджувати електричні кола, експериментальна перевірка закономірностей послідовного з’єднання провідників.
Необхідне обладнання: комп’ютер або мобільний телефон, підключення до інтернету (у випадку першого разу виконання лабораторної роботи за допомогою інтернет-симуляції)
Прилади і матеріали: джерело струму, 2 резистора, амперметр, вольтметр, лампа розжарення, ключ, з’єднувальні провідники, додатковий резистор 3, який виконує роль реостата (не обов’язково).
Хід роботи:
Завантажте програму, натиснувши кнопку «Завантажити». (У випадку завантаження в подальшому доступ до інтернету не потрібен) .
; ;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обчисліть відношення і , відносні похибки () і абсолютні похибки ( ) вимірювань цих величин за формулами:
,
, ,
(Ціна найменшої поділки шкали амперметра й вольтметра є абсолютною похибкою вимірювань сили струму та напруги )
Контрольні питання:
Лабораторна робота № 5
Тема: Дослідження електричного кола з паралельним з’єднанням провідників
Мета роботи: розвиток експериментальних умінь досліджувати електричні кола, експериментальна перевірка закономірностей паралельного з’єднання провідників.
Необхідне обладнання: комп’ютер, ноутбук, планшет або мобільний телефон, підключення до інтернету (у випадку першого разу виконання лабораторної роботи за допомогою інтернет-симуляції)
Прилади і матеріали: джерело струму, 2 резистор, амперметр, вольтметр, лампа розжарення, ключ, з’єднувальні провідники, додатковий резистор 3, який виконує роль реостата (не обов’язково).
Хід роботи:
Завантажте програму, натиснувши кнопку «Завантажити» (У випадку завантаження в подальшому доступ до інтернету не потрібен) .
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольні питання:
3. Висновки
1