Рожищенський коледж лнувм та бт ім. С. З. Гжицького



Скачати 380.11 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації20.03.2016
Розмір380.11 Kb.
  1   2   3
Рожищенський коледж ЛНУВМ та БТ ім. С.З.Гжицького
М. Л. Мізюк,

викладач фізики, математики і астрономії,

спеціаліст вищої категорії, старший викладач


Фізичний експеримент

та його роль при вивченні фізики


ПЛАН

  1. Вступ………………………………………………………………………………… 2

  2. Навчальний фізичний експеримент. Його структура і завдання, дидактичні вимоги до нього…………………………………………………………………................... 4

  3. Використання новітніх інформаційних технологій під час проведення лабораторних робіт на заняттях фізики ……………………………………………8

  4. Лабораторні роботи в структурі фізичного експерименту………………………. 14

  5. Вимірювання фізичних величин. Похибки вимірювань……………………...…. 20

  6. Висновки……………………………………………………………………………. 25

  7. Список використаних джерел……………………………………………………… 26


1. ВСТУП

Фізика, як одна з природничих наук, завжди була і залишається наукою експериментальною. Навчальний експеримент є основою вивчення всіх природничих предметів, зокрема і фізики. Рівень знань і практичних здібностей майбутніх учителів фізики перебуває у прямій залежності від якості їх експериментальної підготовки.

Навчальний експеримент є основою вивчення фізики. Без перебільшення можна сказати, що якість знань і практична підготовка студентів з фізики перебувають у прямій залежності від якості фізичного експерименту. Шкільний фізичний експеримент підводить студентів до розуміння сучасних фізичних методів дослідження, виробляє у них практичні вміння і навички.

Пройшовши тривалий шлях розвитку, фізичний експеримент перетворився з окремих дослідів у струнку систему навчального експерименту, яка охоплює такі його види:

1) демонстраційні досліди, виконувані вчителем;

2) фронтальні лабораторні роботи;

3) роботи фізичного практикуму;

4) експериментальні задачі;

5) позакласні досліди,

У час науково-технічного прогресу й переходу до нового змісту освіти помітно зростає роль експерименту в навчанні фізики в навчальних закладах. Система демонстраційних, фронтальних і домашніх дослідів, експериментальних задач, фронтальних лабораторних робіт та фізичного практикуму сприяє глибшому й усебічному засвоєнню програмного матеріалу, допомагає студентам ознайомитись з принципами вимірювання фізичних величин, оволодіти способами і технікою вимірювань, а також методами аналізу похибок. 

Правильно організований фізичний експеримент служить також і діючим засобом виховання таких рис характеру особистості, як наполегливість, в досягненні поставленої мети, дбайливість, старанність в одержанні фактів, акуратність в роботі, вміння спостерігати, виділяти суттєві ознаки і т. д.

Невід’ємною частиною навчання і виховання студентів є виконання лабораторних робіт. При правильній організації занять лабораторні роботи допомагають вияснити фізичний зміст навчального матеріалу, виробляють практичні навички, виховують акуратність, відповідальне відношення до роботи, дотримання правил техніки безпеки. Навички і вміння, одержані в процесі виконання лабораторних робіт, допомагають швидше адаптуватися в умовах виробництва. Виконання лабораторних робіт має побудоване так, щоб це було дослідження, а його результат – невеличкий крок до пізнання істини. Без експерименту неможливо уявити розвиток сучасної науки. Сьогодні експериментальні дослідження є настільки важливим, що розглядаються як одна з основних форм практичної діяльності. За допомогою експерименту досліджують властивості реальних об’єктів у різних умовах. А вміння проводити експериментальні дослідження необхідно фахівцям різних галузей. Проведення експерименту передбачає використання вимірювань. Вимірювання є основним засобом об’єктивного пізнання оточуючого світу. Вимірювати різні фізичні величини, користуватися вимірювальними приладами, необхідно як інженеру-механіку, електрику так і агроному чи ветеринару. Контрольно-вимірювальні прилади використовуються в усіх галузях економіки і виробництва.

Методична робота, містить питання організації і проведення різних видів навчального фізичного експерименту: фронтального, демонстраційного, лабораторного.

У методичній розробці повідомляється про роль фізичного віртуального експерименту під час вивчення фізики. Проаналізовано можливості його застосування. Відмічено переваги віртуального фізичного експерименту.

Комп'ютер як технічний засіб навчання починає ширше застосовуватися в учбовому процесі, особливо при підготовці і проведенні навчального фізичного експерименту. Його застосування підвищує у студентів мотивацію до навчання. Викладач повинен володіти навиками роботи на комп'ютері і уміти використовувати комп'ютер як зручний інструмент в своїй повсякденній діяльності. Навчившись працювати з універсальними комп'ютерними програмами, можна надалі удосконалювати свої знання і досвід, освоюючи спеціалізовані програми для застосування їх в учбовому процесі. У той же час використання комп’ютерних програм не повинно розглядатись як спроба підмінити реальний фізичний експеримент.

2. НАВЧАЛЬНИЙ ФІЗИЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ. ЙОГО СТРУКТУРА І ЗАВДАННЯ, ДИДАКТИЧНІ ВИМОГИ ДО НЬОГО

1. Фізика - наука експериментальна. Оскільки між фізикою - наукою і фізикою - навчальним предметом існує тісний зв'язок, процес навчання фізики полягає в послідовному формуванні нових для студентів фізичних понять і теорій на основі небагатьох фундаментальних положень, що опираються на дослід. У ході цього процесу знаходить відображення індуктивний характер встановлення основних фізичних закономірностей на базі експерименту і дедуктивний характер виведення наслідків із встановлених таким чином закономірностей з використанням доступного для студентів математичного апарату.

Використання експерименту в навчальному процесі з фізики дозволяє:

- показати явища, що вивчаються, в педагогічно трансформованому вигляді і тим самим створити необхідну експериментальну базу для їх вивчення;

- проілюструвати встановлені в науці закони і закономірності в доступному для студентів вигляді і зробити їх зміст зрозумілим для студентів;

- підвищити наочність викладання;

- ознайомити учнів з експериментальним методом дослідження фізичних явищ;

- показати застосування фізичних явищ, що вивчаються, в техніці, технологіях та по- буті;

- посилити інтерес студентів до вивчення фізики;

- формувати політехнічні та дослідно-експериментаторські навички.

Навчальний експеримент виступає одночасно як метод навчання, джерело знань і засіб навчання. Навчальний експеримент безпосередньо зв'язаний з науковим фізичним експериментом, під яким розуміють систему цілеспрямованого вивчення природи шляхом чітко спланованого відтворення фізичних явищ в лабораторних умовах з подальшим аналізом і узагальненням одержаних за допомогою приладів експериментальних даних. Від спостереження експеримент відрізняється активним втручанням у хід фізичних явищ за допомогою експериментальних засобів.

Науковий експеримент є основою навчального фізичного експерименту, якому він дає експериментальні засоби, методи дослідження і фактологічний матеріал. Але повної тотожності між ними немає. Головна відмінність полягає в тому, що науковий експеримент ставиться з метою дослідження природи і одержання нових знань про неї, а навчальний експеримент покликаний довести ці знання до студентів.

2. Фізичний експеримент можна класифікувати за різними ознаками: за дидактичною метою, за рівнем відповідності науковому експерименту, за ступенем складності, за характером навчальної діяльності студентів і т.д. Структура навчального фізичного експерименту, відображаючи, в цілому структуру наукового експерименту, включає новий елемент навчального характеру, зв'язаний з діяльністю викладача, який виступає в ролі кваліфікованого керівника навчального фізичного експерименту. Він може впливати або безпосередньо на засоби дослідження, або на студентів, які керуватимуть засобами дослідження. У зв'язку з вищевикладеним навчальний експеримент поділяється на два види: демонстраційний і лабораторний.

3. Демонстраційний експеримент як метод навчання належить до ілюстративних методів. Головна дійова особа в демонстраційному експерименті - викладач, який не лише організовує навчальну роботу, але і проводить демонстрацію дослідів. Демонстраційний експеримент має суттєвий недолік - студенти не працюють з приладами (хоча деякі з них можуть залучатись до підготовки демонстрацій). Перелік обов'язкових демонстрацій з кожної теми курсу фізики є в програмі. У нього входять, в першу черги досліди, які складають експериментальну базу сучасної фізики, їх називають фундаментальними, це, насамперед, досліди Галілея, Кавендіша, Штерна, Кулона, Ерстеда, Фарадея, Герца, Столєтова і ін. Деякі з них можуть бути відтворені в шкільних умовах з достатньою достовірністю, інші ж вимагають складного і дорогого обладнання (досліди Лебедєва, Міллікена, Резерфорда), а тому можуть бути показані лише засобами кіно, телебачення, чи промодельовані за допомогою комп'ютерної техніки. Постановка цих дослідів повинна бути максимально чіткою, а пояснення - продуманим і відображати не лише фізичну суть експерименту, а й його місце в системі фізичної науки. З педагогічної точки зору демонстрація дослідів є необхідною при розв'язанні низки специфічних задач, а саме:

а). Для ілюстрації пояснень викладача. Практика свідчить, що ефективність засвоєння навчального матеріалу значно підвищується, якщо пояснення викладача супроводжується демонстрацією дослідів. Адже в ході демонстрації викладач має можливість керувати пізнавальною діяльністю студентів, акцентувати увагу на обставинах найбільш важливих для розуміння суті навчального матеріалу. Демонстрацій такого типу більш усього в обов'язковому мінімумі, передбаченому программою;

б). Для ілюстрації застосування вивчених фізичних явищ та теорій в техніці, технологіях та побуті. Демонстрація таких дослідів є необхідною не лише для ілюстрації зв'язків фізики з технікою, а й для підготовки студентів до життя в умовах сучасного технізованого суспільства. Ознайомлення з об'єктами техніко-технологічного характеру сприяє формуванню мотивації учіння фізики, дозволяє поглибити та систематизувати знання студентів про раніше вивчені фізичні явища.

в). Для збудження та активізації пізнавального інтересу до фізичних явищ та теорій. Ефективний демонстраційний експеримент може бути своєрідним поштовхом до активної пізнавальної діяльності студентів, особливо, якщо він носить проблемний характер. (Наприклад, демонстрація плавання сталевої голки на поверхні води створює проблемну ситуацію, яка може бути покладена в основу вивчення властивостей поверхневого шару рідини).

г). Для перевірки припущень, висунутих студентами в ході обговорення навчальних проблем.

4. Оскільки сучасна методика фізики пропонує велику кількість демонстрацій з кожної теми курсу фізики, перед викладачем завжди виникає проблема відбору дослідів при підготовці до кожного конкретного уроку. За наявності кількох варіантів дослідів слід відібрати ті, які: - найповніше відповідають темі та дидактичним цілям уроку; - найефективніше вписуються в логічну структуру уроку; - найбільш виразно ілюструють явище чи фізичну теорію; - можуть бути відтворені на найпростішому обладнанні ( але без втрати ефективності).

Інші методичні вимоги до організації демонстраційного експерименту такі:

1. Студентів необхідно готувати до сприйняття дослідів. Ідея досліду, його хід і одержані результати повинні бути зрозумілими студентам. З цією метою викладач повинен пояснити схему установки, всі її складові, звернути увагу на вимірювальні прилади, або на ті елементи, на яких виявляється спостережуваний ефект;

2. При можливості досліди потрібно ставити в кількох варіантах (особливо, якщо це сприяє більш глибокому засвоєнню навчального матеріалу);

3. Кількість демонстрацій на занятті не повинна бути надто великою. Демонстраційний експеримент повинен сприяти вивченню навчального матеріалу і не відволікати від головного на занятті;

4. Якщо дозволяє обладнання, демонстраційні досліди слід проводити зі встановленням кількісних співвідношень (числа повинні бути заздалегідь підібраними і зручними для оперування ними!);

5. Демонстраційну установку слід збирати перед студентами в процесі викладання навчального матеріалу. Лише за умови використання дуже складного обладнання, установка може бути зібрана заздалегідь (з цієї причини не слід захоплюватись використанням готових стендів);

6. Установка повинна бути максимально надійною, а техніка демонстрування відпрацьованою.

7. У випадку відмови установки, слід відшукати і швидко ліквідувати несправність, а дослід повторити, досягнувши позитивного результату. Якщо це зробити за даних обставин неможливо, необхідно пояснити студентам причину відмови і обов'язково відтворити демонстрацію на наступному занятті;

8. Не слід підміняти демонстраційний експеримент, доступний для шкільних умов, показом відповідних кінофрагментів чи комп'ютерним моделюванням. Техніка демонстрування повинна задовольняти двом вимогам: - метод демонстрування повинен максимально відповідати науковому і давати вірогідні результати; - у процесі демонстрування потрібно досягти максимальної видимості очікуваного і суттєвих складових частин установки.

Для забезпечення доброї видимості потрібно дотримуватись таких правил:

1. Ні сам викладач, ні його руки, не повинні закривати прилади;

2. Окремі прилади чи їх частини не повинні затінювати один одного. У зв'язку з цим прилади розносять не тільки по горизонталі, а й по вертикалі, застосовуючи різні підставки і столики;

3. Прилади потрібно добре освітлювати. Для цього застосовують спеціальні освітлювачі і екрани. Досліди зі світловими явищами, які слабо спостерігаються, проводяться в темноті;

4. Якщо явища відбуваються в безбарвних тілах чи рідинах, то їх роблять видимими одним з методів контрастування: підсвічуванням чи підфарбуванням;

5. Якщо предмет обертається у горизонтальній площині, то його мітять вертикальними позначками на видимій стороні, або ставлять на нього вішки;

6. Явища, які відбуваються в горизонтальній площині, демонструються студентам за допомогою похилих дзеркал;

7. Якщо жоден з перелічених засобів не дає результату, то потрібно користуватись тіньовим проектуванням на екран, або використовувати телевізійну камеру.



3. ВИКОРИСТАННЯ НОВІТНІХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПІД ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ НА ЗАНЯТТЯХ ФІЗИКИ
Сучасний учитель займається різними видами професійної діяльності: викладацькою, виховною, науковою, методичною, управлінською. Залежно від того або іншого виду діяльності існують різні можливості використовувати комп’ютерні або інформаційні технології, що дають можливість отримувати, передавати, систематизувати, обробляти інформацію, а також здійснювати комунікацію між колегами, учнями, їх батьками і так далі.

У розвиток інформатизації освіти внесли великий вклад учені А.П. Єршов, В.М. Монахов, І.В. Роберт. Про проблеми вдосконалення освітнього процесу з використанням інформаційних технологій говорили М.П. Лапчик, Є.І. Машбіц, Є.С. Полат.Людство сьогодні перебуває в технологічній фазі науково-технічної революції. Основна межа цього етапу – інформатизація всіх сторін життя. Освіта є інформаційним процесом і тому використання інформаційних технологій із застосуванням комп’ютера особливо важливе.

Із збільшенням кількості комп’ютерів в навчальних закладах зростає їх роль як ефективного засобу підвищення результативності навчання при застосуванні їх як нового засобу навчання. При цьому комп’ютер може бути використаний і для автоматизації робочого місця вчителя (АРМ учителя) і як засіб навчання тих, хто вчиться. Застосування комп’ютера дозволяє підвищити інтелектуальний рівень студентів і полегшує вирішення практичних задач. Він може бути використаний як інформаційна система, що допомагає вирішувати технологічні, конструкторські, економічні, екологічні питання; джерело інформації для розробки творчих проектів, для суттєвого розширення наочності навчання, а також оперативного контролю за засвоєнням знань і умінь. Застосування комп’ютерів як засобу навчання підвищує мотивацію навчання за рахунок інтересу студентів до діяльності, пов’язаної з комп’ютером.

Щоб іти в ногу з часом, учитель повинен володіти основами інформаційних технологій, мати уявлення про найбільш поширену в даний час операційну систему Windows, уміти працювати в поширених комп’ютерних програмах, зокрема, Microsoft Word, Ехсеl, РоwerPoint і низкою інших спеціалізованих програм, пов’язаних з предметною діяльністю вчителя, користуватися Інтернетом, а також уміти використовувати знання студентів про комп’ютер, котрі останні отримують на занятттях інформатики. Причин комп’ютеризації навчання фізиці можна назвати багато. Людина, що освоїла персональний комп’ютер (ПК), швидко переконується, що з його допомогою писати, малювати, креслити і робити безліч інших справ можна більш продуктивно, ніж без нього. Набрати на комп’ютері і роздрукувати на принтері завдання для контрольної роботи значно швидше і зручніше, ніж писати їх вручну. Один раз уведені в пам’ять комп’ютера, вони можуть бути роздруковані, причому у разі потреби зміст завдань легко відкоригувати. Комп’ютер, що має доступ до Інтернету, може допомогти викладачу, студенту в отриманні різноманітної і корисної додаткової інформації.

Комп’ютер універсальний, він – набагато краща “контролююча машина”, ніж ті, що розроблялися раніше; при роботі з ним можна використовувати всі корисні напрацювання програмованого навчання, їм можна замінити телевізор і кінопроектор, таблиці, плакати, кодограми, калькулятори і багато що інше.

Фізика – наука експериментальна, і для її вивчення необхідно використовувати досліди. Комп’ютер виступає як частина дослідницької установки, лабораторного практикуму, на ньому можна моделювати різні фізичні процеси. На допомогу вчителю фізики, астрономії для організації занять за допомогою комп’ютера сьогодні випускається безліч навчальних програм.

Виділимо основні напрями застосування комп’ютерної техніки на заняттях фізики і астрономії:

1) підготовка друкованих роздаточних матеріалів (контрольні, самостійні роботи, дидактичні картки для індивідуальної роботи);

2) мультимедійний супровід пояснення нового матеріалу (презентації, аудіо-, відеозаписи реальних лекцій, навчальні відеоролики, комп’ютерні моделі фізичних експериментів);

3) інтерактивне навчання в індивідуальному режимі;

4) проведення комп’ютерних лабораторних робіт;

5) обробка студентами експериментальних даних (побудова таблиць, графіків, створення звітів);

6) контроль рівня знань з використанням тестових завдань;

7) використання на заняттях і при підготовці до них інтернет-ресурсів.

Розглянемо інтерактивне навчання в індивідуальному режимі. Його можуть забезпечити у першу чергу мультимедійні програми з інтерактивним інтерфейсом. Ці програми використовують графічне, звуковим і видеосупроводження навчального матеріалу, перетворюють роботу користувача на творчу працю, що приносить задоволення. Це відчуття особливо цінне в процесі пізнання. Настав час перетворень у роботі школяра і вчителя, на зміну традиційним технічним засобам навчання (епіпроекторам, епідіапроекторам, діапроекторам, графопроекторам, кінофрагментам, магнітофонним аудио- і відеозаписам), приходить інструмент, який здатний замінити всі вище перераховані технічні засоби навчання, перевершивши їх за якістю. Ми вважаємо, що комп’ютер із просто обчислювальної машини повинен перетворитися на ще один технічний засіб навчання, можливо найефективніший зі всіх технічних засобів, що існували до цього часу, і який би мав у своєму розпорядженні викладач.

Добре відомо, що курс фізики включає розділи, вивчення і розуміння яких вимагає розвиненого образного мислення, уміння аналізувати, порівнювати. Насамперед мова йде про такі розділи, як “Молекулярна фізика”, деякі розділи “Електродинаміки”, “Ядерна фізика”, “Оптика” і ін. Багато явищ в умовах шкільного фізичного кабінету не можуть бути продемонстровані. Наприклад, явища мікросвіту, або процеси, що швидко протікають, або досліди із приладами, відсутніми в кабінеті. В результаті студенти зазнають труднощі їхнього вивчення, оскільки не в змозі їх уявити. Комп’ютер може не лише створити модель таких явищ, а й дозволити змінювати умови протікання процесу, “прокрутити” із оптимальною для засвоєння швидкістю. Для глибокого розуміння учнями явищ, процесів, описаних в даних розділах вчителю необхідно використовувати персональний комп’ютер, з’єднаний з необхідним фізичним устаткуванням, проектором, мультимедійною дошкою, телевізором.

Демонстрацію фізичних явищ, процесів зручно і доцільно здійснювати за допомогою комп’ютерних програм навчального призначення. Відповідно до правил використання комп’ютерних програм у навчальних закладах, комп’ютерна програма навчального призначення – це комп’ютерна програма, яка є засобом навчання, що зберігається на цифрових або аналогових носіях даних і відтворюється на електронному обладнанні [1]. Класифікації комп’ютерних навчаючих програм розробляли Б.С. Гершунський, Дж. Скандура (J. М. Scandura, 1983), Дж. Чемберс и Дж. Шпрехер (J. A.  Chambers, J. W. Sprecher, 1983), Т. О’Ши (Т. O’Shea et а1., 1984)  та інші.

Сьогодні існує багато вітчизняних і зарубіжних програм з фізики. Аналіз наукових статей показав, що найбільш уживаними є такі програмні продукти:



Жива Фізика (російська версія, розробка американської фірми MSC.Working Knowledge). «Жива фізика» являє собою середовище, у якому студенти і школярі можуть проводити моделювання фізичних експериментів. За допомогою представленого в «лабораторній шафі» устаткування й матеріалів можливе моделювання різноманітних процесів з таких тем як механіка, електрика й магнетизм. Сучасний обчислювальний апарат, засоби анімації, численні допоміжні функції роблять «живу фізику» зручним і потужним інструментом викладання фізики у школах. Програму супроводжує довідковий посібник для вчителя, що містить усі необхідні відомості щодо встановлювання та інструментарію програми, про способи розробки та проведення експериментів. Програма «жива фізика» дозволяє вивчати шкільний і вузівський курси фізики, засвоювати основні фізичні концепції, зробити більш наочними абстрактні ідеї й теоретичні побудови (такі як, наприклад, напруженість електростатичного або магнітного поля), при цьому немає необхідності використовувати складне в налагодженні, громіздке, дороге, а іноді й навіть небезпечне устаткування.

«Активна фізика». Програмно-методичний комплекс (ПМК) «Активна фізика» білоруської фірми Pi-logic призначений для формування, контролю й корекції знань, умінь і навичок шляхом їхнього активного застосування в різних ситуаціях. Розрахований на використання під час занять, у позакласній і домашній роботі. Забезпечує підвищення ефективності навчання завдяки активізації й індивідуалізації роботи студентів.

Фізика 7-11 класи (виробник АТЗТ «Квазар – Мікро Техно»). В основу розробки навчального програмного забезпечення (НПЗ) з фізики покладено досягнення та специфічні можливості нових інформаційних технологій (НІТ): гіпертекстові технології, машинна графіка, мультимедіа, системи штучного інтелекту. Можливості цих технологій:

- Гіпертекстова технологія – дозволяє працювати з великими об’ємами понятійної інформації, формалізувати текстові описи різноманітних систем, проектувати семантичні інформаційні моделі об’єктів та процесів у їх взаємозалежності та взаємозумовленості.

- Машинна графіка – дає можливість генерувати певні асоціації за допомогою яких формуються інтелектуальні підходи, візуалізувати дані з метою демонстрації наукових і навчальних результатів та станів об’єкту.

- Мультимедійні технології – передбачають можливість створення інтерактивних систем, що забезпечують роботу не лише з текстами та статичною графікою, а й з рухомими відеозображеннями, анімацією, голосом та високоякісним звуком. Усі дані при цьому зберігаються в цифровій формі.

Крім цього НПЗ містить конструктор уроків, що дає можливість учителю творчо підійти до підготовки уроку, розширити коло педагогічних засобів, які він використовує.

  1   2   3


База даних захищена авторським правом ©refs.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка