ВСТУП
Пізнавальний інтерес – виборча спрямованість особи на предмети і явища що оточують дійсність. Ця спрямованість характеризується постійним прагненням до пізнання, до нових, повніших і глибших знань. Систематично зміцнюючись і розвиваючись, пізнавальний інтерес стає основою позитивного відношення до навчання. Пізнавальний інтерес має також і пошуковий характер. Під його впливом у людини постійно виникають питання, відповіді на які вона сама постійно і активно шукає. При цьому пошукова діяльність здійснюється із захопленням, людина відчуває емоційний підйом, радість від успіху. Пізнавальний інтерес позитивно впливає не тільки на процес і результат діяльності, але і на протікання психічних процесів — мислення, уяви, пам'яті, уваги, які під впливом пізнавального інтересу набувають особливої активності і спрямованості.
Пізнавальний інтерес виступає перед нами і як сильний засіб навчання. Активізація пізнавальної діяльності учня без розвитку його пізнавального інтересу не тільки важка, але й практично неможлива. От чому в процесі навчання необхідно систематично збуджувати, розвивати і укріплювати пізнавальний інтерес учнів і як важливий мотив навчання, і як стійку рису особистості, і як могутній засіб виховуючого навчання, підвищення його якості.
Основна мета роботи вчителя по активізації пізнавальної діяльності учнів — розвиток їх творчих здібностей. Досягнення цієї мети дозволяє вирішити багато завдань навчання:
РОЗДІЛ 1. АКТИВІЗАЦІЯ ПІЗНАВАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
Існують основні способи активізації пізнавальної діяльності:
В активізації пізнавальної діяльності учнів велику роль відіграє вміння вчителя спонукати своїх учнів до осмислення логіки і послідовності у викладі навчального матеріалу, до виділення в ньому головних і найбільш істотних положень. Вже в молодших класах корисно привчати дітей самостійно виділяти найсуттєвіше в поясненні вчителя і формулювати найважливіші питання, які пояснені на уроці. У середніх же і старших класах цей прийом служить дієвим стимулом пізнавальної активності учнів. Якщо вчитель пропонує по ходу свого викладу виділити основні питання, тобто скласти план, що вивчається, це завдання змушує учнів глибше вникати в суть нової теми, подумки розчленовувати матеріал на найважливіші логічні частини.
Дані способи активізації пізнавальної діяльності здійснюються за допомогою методів навчання. Активними методами навчання слід називати ті, які максимально підвищують рівень пізнавальної активності учнів, спонукають їх до старанного навчання.
Особливу цікавість для учнів є метод проблемного навчання, який складає органічну частину системи проблемного навчання. Основою методу проблемного навчання є створення ситуацій, Формування проблем, підведення учнів до проблеми. Проблемна ситуація включає емоційну, пошукову і вольову сторону. Її завдання - спрямувати діяльність учнів на максимальне оволодіння матеріалом, що вивчається, забезпечити мотиваційну сторону діяльності, викликати інтерес до неї.
Як реалізацію даного методу, нами було поставлено перед учнями проблеми, у ході розв’язання яких на уроках фізики та в позаурочний час учні активно включалися в творчу продуктивну діяльність, результатами якої було розв’язання поставлених учителем та й самими учнями задач.
У даній роботі ми розглянемо питання виготовлення учнями під керівництвом учителя саморобних приладів, та на написання комп’ютерних програм для імітації фізичних явищ.
РОЗДІЛ 2. ВИГОТОВЛЕННЯ САМОРОБНИХ ПРИЛАДІВ ДЛЯ ФІЗКАБІНЕТУ
Значення демонстраційного експерименту при вивченні фізики в загальноосвітній школі неможливо переоцінити. Так як фізика — наука експериментальна, кожен урок має бути проведений з використанням фронтального чи демонстраційного експерименту. Учень, який іде на урок фізики сподівається побачити щось нове, те, що надасть йому можливість отримати не тільки теоретичні знання, а й побачити, чи відтворити явища, які є їх підтвердженням.
Навчальний експеримент є одночасно джерелом знань, видом наочності і одним з головних методів викладання фізики.
Ще в 1900 році професор О.Д. Хвольсон, відстоюючи необхідність експериментального методу, підкреслював, що викладання фізики, в якому експеримент не становить основи і наріжного каменю усього викладу, має бути визнано непотрібним і навіть шкідливим [4].
Виконуючи лабораторні роботи, спостерігаючи фізичні досліди, учні починають любити сам процес пізнання навколишнього світу. Опора на підручник і разом з тим відхід від нього стимулюють пізнавальну активність, самобутнє мислення, народжують і надовго зберігають стан захопленості.
Проте в даний час загальноосвітні школи нашої країни відчувають дефіцит в лабораторному і демонстраційному обладнанні, так як матеріально-технічна забезпеченість кабінетів фізики погіршилася. У деякій мірі недолік шкільного навчального обладнання може бути заповнений виготовленими вчителями із залученням учнів приладами, моделями, макетами, плакатами і т.д. Застосовуючи їх, можна значно розширити можливості шкільного фізичного експерименту. Тим більше, що сам процес виготовлення саморобних приладів становить велику цінність у навчальному та виховному відношеннях.
Учні, працюючи над виготовленням приладу, повинні:
Створення і використання власних «винаходів» вчить дітей міркувати, фантазувати, аргументувати свої висновки; знаходити обґрунтовані рішення різних завдань; виробляє вміння мислити системно, продуктивно, нестандартно; пробуджує прагнення до пошуку нових ідей, а це вже крок до творчості; готує школярів до життя, праці.
Подібна інноваційна діяльність педагогів відповідає стратегії розвитку системи освіти, яка передбачає широке впровадження в освітній процес розвиваючих технологій навчання.
Для забезпечення можливості проведення експериментів у шкільному фізкабінеті передбачено наявність ряду демонстраційних та вимірювальних приладів. Проте, враховуючи недооснащення сучасної школи, фінансування лише захищених статей бюджету, до яких обладнання кабінетів аж ніяк не відноситься, через фізичне зношення та вихід з ладу виникає гострий дефіцит приладів та матеріалів.
У нас виникла нагальна потреба у поновленні матеріальної бази кабінету, попри відсутність фінансування для цього.
Питання виготовлення саморобних приладів є досить висвітленим у радянських, вітчизняних та зарубіжних джерелах. Здебільшого, це виготовлення різноманітних навчальних стендів для виконання тих чи інших експериментів чи лабораторних робіт.
У нашій роботі ми розглянемо можливості щодо відновлення вже існуючих, але таких, що вийшли з ладу приладів, та виготовлення інших, придбання яких є економічно неможливим за умовах критичного недофінансовування навчального закладу.
2.1. Виготовлення демонстраційного цифрового вольтметра та амперметра
Для заміни демонстраційного вольтметра ми пропонуємо виготовити саморобний прилад, реалізований на основі промислового вимірювального блоку, із автономним живленням від батареї гальванічних елементів “крона”.
Для виготовлення цих приладів використано обчислювальні цифрові модулі.
Прилади розмістили в пластмасових корпусах. Для живлення використана батарея гальванічних елементів «крона», або джерело живлення напругою від 8 до 12В.
Цифровий вольтметр або амперметр
Корпус пластмасовий NM27
Вимикач
Клеми
(2 шт)
Ніодимові магніти 8х1 мм (2 шт)
Клемник до джерела живлення
Батарейка “Крона”
Гніздо живлення 5,5х2,5мм
Гвинти та гайки для закріплення приладу в корпусі та скріплення корпусу, клей, ізоляційна стрічка, провідники монтажні, маркер білого кольору.
Вартість одного, виготовленого таким чином приладу склала близько 120 грн, що значно менше, ніж вартість готового подібного приладу, придбаного у вітчизняних магазинах.
Виготовляючи чотири таких прилади ми використовували частину складових зі зламаних старих приладів, тому реальна вартість одного приладу склала менше ніж 100 грн.
2.2. Відновлення шкільного лабораторного динамометра
Динамометр є одним з приладів, які від неналежного використання швидко виходить з ладу через деформацію пружини. Подальше використання такого приладу стає неможливим.
Для реставрації динамометра ми виконали наступне:
1) від’єднали деформовану пружину, розігнувши виступи та пластинці з листового металу, від’єднали від неї тягу з показником та гачком;
2) навили нову пружину на саморобному намотувальному пристрої з стального дроту діаметром 0,6 мм;
3) відрізавши шматок пружини необхідної довжини, закріпили його одним кінцем до динамометра, до іншого ж приєднали тягу зі стрілкою та гачком на кінці;
4) заклеїли шкалу динамометра білим папером;
5) відградуювали шкалу динамометра від 1 до 3 Н, нанісши на неї позначки через 0,1 Н;
6) обклеїли шкалу прозорою клейкою стрічкою (скотчем).
До недоліків отриманого таким чином приладу можна віднести нелінійність шкали. Переваги ж очевидні – це низька вартість реставрації у порівнянні з вартістю нового приладу.
РОЗДІЛ 3. СТВОРЕННЯ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ІМІТАЦІЇ ФІЗИЧНИХ ПРОЦЕСІВ
З 2010 року у 10-11 класах Куликівської ЗОШ І-ІІІ ступенів проводиться навчання інформатики за програмою інформацінно-технологічного профілю.
Одним з розділів даної програми є розробка проекту з комп’ютерного імітаційного моделювання фізичного процесу. За цей час учнями школи здійснено ряд проектів, до найвдаліших з яких можна віднести проекти «Побудова зображення в тонкій лінзі» та «Броунівських рух».
У даній роботі ми представляємо вам ці проекти.
Імітаційне моделювання — це метод, що дозволяє будувати моделі процесів, що описують, як ці процеси проходили б насправді.
Таку модель можна «програти» в часі як для одного випробування, так і заданої їх кількості. При цьому результати визначатимуться випадковим характером процесів. За цими даними можна отримати достатньо стійку статистику.
Імітаційне моделювання — це метод дослідження, заснований на тому, що система, яка вивчається, замінюється імітатором і з ним проводяться експерименти з метою отримання інформації про цю систему. Експериментування з імітатором називають імітацією (імітація — це збагнення суті явища, не вдаючись до експериментів на реальному об'єкті).
Імітаційне моделювання — це окремий випадок математичного моделювання. Існує клас об'єктів, для яких з різних причин не розроблені аналітичні моделі або не розроблені методи розв'язування задач про такі моделі. В цьому випадку математична модель замінюється імітатором або імітаційною моделлю.
Імітаційна модель — (у вузькому значенні) логіко-математичний опис об'єкта, який може бути використаний для експериментування на комп'ютері в цілях проектування, аналізу і оцінки функціонування об'єкта.
Імітація як метод розв'язування нетривіальних задач отримала початковий розвиток у зв'язку із створенням ЕОМ в 1950х — 1960х роках[3].
3.1. Проект «Побудова зображення в тонкій лінзі»
Побудова зображень у тонких лінзах вивчається в курсі з фізики 7-го класу. Учні виконують фронтальну лабораторну роботу, вчителем виконуються відповідні демонстрацій за допомогою демонстраційного обладнання.
Спосіб, розглянутий нами, має сенс застосовувати у 11-му класі на уроках інформатики в інформаційно-технологічному профілі. Учні, працюючи над даним проектом мають змогу повторити отримані фізичні знання, самостійно виготовити програмний продукт, який має практичне застосування.
Зовнішній вигляд програми показано на мал.3.1.1.
Мал. 3.1.1. Проект «Побудова зображення в тонкій лінзі»
Програма має досить простий інтерфейс, зрозумілий код.
Нижче приводимо код проекту на мові програмування Microsoft Visual Basic Express 2008, яка є безкоштовною для освітніх закладів.
Програмний код:
Public Class Form1
Dim h As Integer
Dim d As Integer
Dim Hp As Integer = 339 / 2 ' половина висоти нашого PictureBox1
Dim Wp As Integer = 731 / 2 ' половина ширини нашого PictureBox1
Dim F As Integer
Dim flag As Boolean = False
Sub Draw()
'Ініціюємо змінні з фокусною відстання, висотою предмета та відстанню
'від предмета до лінзи
F = NumericUpDown1.Value
h = NumericUpDown2.Value
d = NumericUpDown3.Value
'Очищуємо зображення
PictureBox1.Refresh()
'Створюємо графічне полотно
Dim gr As Graphics = PictureBox1.CreateGraphics()
'Створюємо ручки
Dim PenRed As Pen = New Pen(Color.Red, 5)
Dim PenBlue As Pen = New Pen(Color.Blue, 5)
Dim PenYellow As Pen = New Pen(Color.Yellow)
Dim PenBlack As Pen = New Pen(Color.Black)
'Створюємо пензель
Dim BrushBlack As SolidBrush = New SolidBrush(Color.Black)
'Створюємо шрифт для підпису точок фокусів
Dim FontBlack As Font = New Font("Arial", 18, FontStyle.Regular)
'Dim MyStringFormat As StringFormat = New StringFormat (
'Підписуємо фокуси лінзи
gr.DrawString("F", FontBlack, BrushBlack, Wp - F, Hp - 30)
gr.DrawString("F", FontBlack, BrushBlack, Wp + F, Hp - 30)
'Перетворення комп''ютерної системи координат в математичну
gr.ScaleTransform(1, -1)
gr.TranslateTransform(Wp, -Hp)
'Позначаємо точки фокусів
gr.FillEllipse(BrushBlack, -F, -4, 7, 7)
gr.FillEllipse(BrushBlack, F, -4, 7, 7)
'Малюємо предмет (стрілку)
PenBlue.StartCap = Drawing2D.LineCap.ArrowAnchor
gr.DrawLine(PenBlue, -d, h, -d, 0)
'обчислюємо положення зображення за формулою тонкої лінзи
'не обробляємо випадки, коли є ділення на нуль
If F = 0 Or d = 0 Or F = d Then
Exit Sub
End If
'не обробляємо випадки, коли предмет справа від лінзи
If d < 0 Then
NumericUpDown3.Value = 0
Exit Sub
End If
'обчислюємо відстань від лінзи до зображення
Dim fz As Integer = 1 / (1 / F - 1 / d)
'обчислюємо висоту зображення з пропорції через подібність трикутників
Dim hz As Integer = h * fz / d
'Малюємо 1 промінь до лінзи
gr.DrawLine(PenYellow, -d, h, 0, h)
'Малюємо 1 промінь після лінзи
gr.DrawLine(PenYellow, 0, h, fz, -hz)
'Малюємо пряму через оптичний центр
gr.DrawLine(PenYellow, -d, h, fz, -hz)
'Малюємо зображення
If fz > 0 Then
'Якщо зображення дійсне, то суцільною лінією
PenRed.StartCap = Drawing2D.LineCap.ArrowAnchor
gr.DrawLine(PenRed, fz, -hz, fz, 0)
Else
'Якщо зображення уявне, то пунктирною лінією
PenRed.StartCap = Drawing2D.LineCap.ArrowAnchor
Dim dashValues As Single() = {1, 1} 'масив для малювання пунктиру
PenRed.DashPattern = dashValues 'ручка PenRed малюватиме 'пунктиром
gr.DrawLine(PenRed, fz, -hz, fz, 0)
End If
'Виводимо дані по зображенню
Label4.Text = "Висота зображення " + Str(hz) + vbNewLine + _
"Відстань від лінзи" + vbNewLine + _
"до зображення " + Str(fz) + vbNewLine + _
"Збільшеня лінзи " + Str(hz / h)
End Sub
Private Sub NumericUpDown1_ValueChanged(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles NumericUpDown3.ValueChanged, NumericUpDown2.ValueChanged, NumericUpDown1.ValueChanged
If flag Then Draw()
End Sub
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click
flag = True
Draw()
End Sub
End Class
3.2. Проект «Броунівський рух»
Для демонстрації явища броунівського руху в курсі фізики використовуємо як фільм, так і механічну модель, зображену на мал.3.2.1
Програмний код:
Public Class Form1
Dim p As Particle
Dim n As Integer = 1001
Dim m(n) As Molecule
Dim w(4) As Wall
Dim hp As Integer
Dim wp As Integer
Dim MaxV As Integer
Dim MasMM As Double
Dim MasMP As Double
Dim r As Integer
Dim g As Graphics
Public Class Particle
Private r As Integer
Private x As Integer
Private y As Integer
Private Vx As Double
Private Vy As Double
Private cl As Color
Private m As Double
Public Sub New(ByVal xi As Integer, ByVal yi As Integer, ByVal Vxi As Double, ByVal Vyi As Double, ByVal ri As Integer, ByVal cli As Color, ByVal mi As Double)
x = xi
y = yi
Vx = Vxi
Vy = Vyi
r = ri
cl = cli
m = mi
End Sub
Public Sub Show()
Form1.g.DrawEllipse(Pens.Blue, x - r, y - r, r * 2, r * 2)
End Sub
Public Sub Hide()
Form1.g.DrawEllipse(Pens.White, x - r, y - r, r * 2, r * 2)
End Sub
Public Sub Move()
x += Vx
y += Vy
End Sub
Public Sub KickW()
'Якщо частинка наблизиться до стінки на відстань, меншу за проекцію
'швидкості,
'то змінюємо знак цієї проекції на протилежний
For i = 0 To 3
Dim wx As Integer = Form1.w(i).x
If Form1.w(i).d = "v" Then
If Math.Abs(x - r - wx) < Math.Abs(2 * Vx) Or Math.Abs(x + r - wx) < Math.Abs(2 * Vx) Then
Vx *= -1
End If
Else
If Math.Abs(y - r - wx) < Math.Abs(2 * Vy) Or Math.Abs(y + r - wx) < Math.Abs(2 * Vy) Then
Vy *= -1
End If
End If
Next
End Sub
Public Sub PutCoord(ByVal xi As Integer, ByVal yi As Integer)
x = xi
y = yi
End Sub
Public Sub PutSpeed(ByVal Vxi As Double, ByVal Vyi As Double)
Vx = Vxi
Vy = Vyi
End Sub
Public Sub GetCoord(ByRef xi As Integer, ByRef yi As Integer)
xi = x
yi = y
End Sub
Sub GetSpeed(ByRef Vxi As Double, ByRef Vyi As Double)
Vxi = Vx
Vyi = Vy
End Sub
Public Function GetM() As Double
GetM = m
End Function
Public Function GetR() As Double
GetR = r
End Function
Protected Overrides Sub Finalize()
MyBase.Finalize()
End Sub
End Class
Public Class Molecule
Private x As Integer
Private y As Integer
Private Vx As Double
Private Vy As Double
Private m As Double
Public Sub New(ByVal xi As Integer, ByVal yi As Integer, ByVal Vxi As Double, ByVal Vyi As Double, ByVal mi As Double)
x = xi
y = yi
Vx = Vxi
Vy = Vyi
m = mi
End Sub
Public Sub Show()
Form1.g.FillEllipse(Brushes.Black, x - 2, y - 2, 4, 4)
End Sub
Public Sub Hide()
Form1.g.FillEllipse(Brushes.White, x - 2, y - 2, 4, 4)
End Sub
Public Sub Move()
x += Vx
y += Vy
End Sub
Public Sub KickP()
Dim d As Double
Dim mP, x1, y1, x2, y2, xP, yP, VxP, VyP As Double
mP = Form1.p.GetM()
Form1.p.GetCoord(xP, yP)
Form1.p.GetSpeed(VxP, VyP)
d = (x - xP) ^ 2 + (y - yP) ^ 2
If d <= Form1.p.GetR() ^ 2 Then
'Відскакування молекули на крок назад.
'Якщо цього не зробити, то молекула потрапить у кулю і алглритм
'зіб'ється
x -= Vx
y -= Vy
x1 = Vx * (m - mP) / (m + mP) + VxP * (2 * mP) / (m + mP)
y1 = Vy * (m - mP) / (m + mP) + VyP * (2 * mP) / (m + mP)
x2 = Vx * (2 * m) / (m + mP) + VxP * (mP - m) / (mP + m)
y2 = Vy * (2 * m) / (m + mP) + VyP * (mP - m) / (mP + m)
Vx = x1
Vy = y1
Form1.p.PutSpeed(x2, y2)
End If
End Sub
Public Sub KickW()
'Якщо молекула наблизиться до стінки на відстань, меншу за проекцію
'швидкості,
'то змінюємо знак цієї проекції на протилежний
For i = 0 To 3
Dim wx As Integer = Form1.w(i).x
If Form1.w(i).d = "v" Then
If Math.Abs(x - wx) < Math.Abs(Vx) Then
Vx *= -1
End If
Else
If Math.Abs(y - wx) < Math.Abs(Vy) Then
Vy *= -1
End If
End If
Next
End Sub
End Class
Public Class Wall
Public x As Integer
Public d As String
Public Sub New(ByVal xi As Integer, ByVal di As String)
x = xi
d = di
End Sub
Public Sub Show() 'Показуємо стінки
If d = "v" Then Form1.g.FillRectangle(Brushes.Red, x - 1, 0, x + 2, Form1.hp)
If d = "h" Then Form1.g.FillRectangle(Brushes.Red, 0, x - 1, Form1.wp, x + 2)
End Sub
Public Sub Hide() 'Ховаємо стінки
If d = "v" Then Form1.g.FillRectangle(Brushes.White, x - 1, 0, x + 2, Form1.hp)
If d = "h" Then Form1.g.FillRectangle(Brushes.White, 0, x - 1, Form1.wp, x + 2)
End Sub
End Class
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click
'Уводимо початкові параметри для частинки та молекул
MaxV = NumericUpDown1.Value
MasMM = Val(TextBox1.Text)
MasMP = Val(TextBox2.Text)
n = NumericUpDown2.Value
r = NumericUpDown3.Value
'Створюємо графічне полотно та ініціюємо змінні з його розмірами
g = PictureBox1.CreateGraphics()
hp = PictureBox1.Height
wp = PictureBox1.Width
'Створюємо частинку
p = New Particle(wp / 2, hp / 2, 0, 0, r, Color.Bisque, MasMP)
'Ініціюємо генератор випадкових чисел
Randomize()
'Створюємо молекули
For i = 0 To n - 1
m(i) = New Molecule(Rnd() * wp, Rnd() * hp, (2 * Rnd() - 1) * MaxV, (2 * Rnd() - 1) * MaxV, MasMM)
Next
'Створюємо стінки
w(0) = New Wall(0, "v")
w(1) = New Wall(wp, "v")
w(2) = New Wall(0, "h")
w(3) = New Wall(hp, "h")
g.Clear(Color.White)
'Вмикаємо таймер
Timer1.Enabled = True
'Змінюємо видимість елементів керування
NumericUpDown1.Enabled = False
NumericUpDown3.Enabled = False
NumericUpDown2.Enabled = False
TextBox1.Enabled = False
TextBox2.Enabled = False
Button1.Enabled = False
Button2.Enabled = True
Button3.Enabled = True
End Sub
Private Sub Timer1_Tick(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Timer1.Tick
p.Hide() 'Ховаємо частинку
p.Move() 'Рухаємо частинку
p.KickW() 'Забезпечуємо взаємодію частинки зі стінками
p.Show() 'Показуємо частинку
For i = 0 To n - 1
m(i).Hide() 'Ховаємо молекулу
m(i).Move() 'Рухаємо молекулу
m(i).KickP() 'Забезпечуємо взаємодію молекули з частинкою
m(i).KickW() 'Забезпечуємо взаємодію молекули зі стінками
m(i).Show() 'Показуємо молекулу
Next
For i = 0 To 3
w(i).Show() 'Показуємо стінки
Next
End Sub
Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click
'Якщо таймер увімкнуто, то вимикаємо, а якщо вимкнуто, то вмикаємо
Timer1.Enabled = Not Timer1.Enabled
End Sub
Private Sub Button3_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button3.Click
'Зупиняємо таймер
Timer1.Enabled = False
'Вилучаємо молекули та частинку
For i = 0 To n - 1
m(i) = Nothing
Next
p = Nothing
'Вилучаємо стінки
For i = 0 To 3
w(i) = Nothing
Next
'Змінюємо видимість елементів керування
NumericUpDown1.Enabled = True
NumericUpDown3.Enabled = True
NumericUpDown2.Enabled = True
TextBox1.Enabled = True
TextBox2.Enabled = True
Button1.Enabled = True
Button2.Enabled = False
Button3.Enabled = False
End Sub
Private Sub Form1_FormClosed(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.Windows.Forms.FormClosedEventArgs) Handles MyBase.FormClosed
'Вилучаємо всі створені нами об'єкти при виході з програми
Button3_Click(Nothing, Nothing)
End Sub
End Class
Працюючи над проектом, учні повторюють теоретичний матеріал з тем:
- основи молекулярно-кінетичної теорії;
- кінематика;
- динаміка;
- закони збереження.
ВИСНОВКИ
Виготовлення приладів вчителем і самими учнями сприяє подоланню самої великої «хвороби» нашого навчання – його абстрактності, «коли знання існують самі по собі, а життя йде саме по собі»; наближає процес викладання фізики до сучасних потреб суспільства. Демонстраційний експеримент з використанням саморобних приладів та пристроїв покликаний допомагати у формуванні раціоналізаторських і винахідницьких здібностей, а також професійної компетентності майбутньої соціально-успішної особистості.
Робота над комп’ютерними імітаційними проектами розвиває навики групової роботи, що є дуже потрібними в сучасному технологічному суспільстві. Не менш важливою є реалізація дидактичного принципу наведення міжпредметних зв’язків, так як більшість найважливіших відкриттів та винаходів робиться саме на межі двох чи більше наук.
Працюючи над питанням активізації пізнавальної діяльності учнів на уроках фізики та інформатики, ми намагаємося залучати до роботи на уроках усіх учнів класу. Завдання, які учні отримують у ході роботи над проектом розподіляються диференційовано. Кожен з членів групи виконує свою частину роботи, реально оцінюючи свій вклад в загальну справу.
Проблема активізації пізнавальної діяльності учнів була, є і буде актуальною завжди. Від її розв’язання залежить ефективність навчальної діяльності, розвиток інтересу до навчання.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Активізація пізнавальної діяльності учнів на уроках фізики. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://on2.docdat.com/docs/4442506/index-65178.html
2. Костюков В.П., Мотурнак Є.В. Інформаційний працівник / В.П. Костюков, Є.В. Мотурнак: Навч. посіб.. - К.: Вид. група BHV. - 2010. - 336 c.: іл.
3. Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/Імітаційне_моделювання
4. Ребко Т.М., Ребко А.Т. Об изготовлении самодельных физических приборов. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.alsak.ru/item/163-4.html
5. Саморобні прилади. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://exp.itfis.net.ua/sam.htm
6. Саморобні прилади на уроках фізики. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://slides.net.ua/publ/samorobni_priladi_na_urokakh_fiziki/1-1-0-6
Пізнавальний інтерес – виборча спрямованість особи на предмети і явища що оточують дійсність. Ця спрямованість характеризується постійним прагненням до пізнання, до нових, повніших і глибших знань. Систематично зміцнюючись і розвиваючись, пізнавальний інтерес стає основою позитивного відношення до навчання. Пізнавальний інтерес має також і пошуковий характер. Під його впливом у людини постійно виникають питання, відповіді на які вона сама постійно і активно шукає. При цьому пошукова діяльність здійснюється із захопленням, людина відчуває емоційний підйом, радість від успіху. Пізнавальний інтерес позитивно впливає не тільки на процес і результат діяльності, але і на протікання психічних процесів — мислення, уяви, пам'яті, уваги, які під впливом пізнавального інтересу набувають особливої активності і спрямованості.
Пізнавальний інтерес виступає перед нами і як сильний засіб навчання. Активізація пізнавальної діяльності учня без розвитку його пізнавального інтересу не тільки важка, але й практично неможлива. От чому в процесі навчання необхідно систематично збуджувати, розвивати і укріплювати пізнавальний інтерес учнів і як важливий мотив навчання, і як стійку рису особистості, і як могутній засіб виховуючого навчання, підвищення його якості.
Основна мета роботи вчителя по активізації пізнавальної діяльності учнів — розвиток їх творчих здібностей. Досягнення цієї мети дозволяє вирішити багато завдань навчання:
- забезпечити міцні і усвідомлені знання навчального матеріалу;
- підготувати учнів до активної участі у виробничій діяльності;
- формувати вміння самостійно поповнювати знання;
- втілювати в життя науково-технічні ідеї;
- освоювати нові спеціальності.
РОЗДІЛ 1. АКТИВІЗАЦІЯ ПІЗНАВАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
Існують основні способи активізації пізнавальної діяльності:
- спиратися на інтереси учнів і одночасно формувати мотиви навчання, серед яких на першому місці виступають пізнавальні інтереси, професійні схильності;
- включати учнів у вирішення проблемних ситуацій, а проблемне навчання, в процесі пошуку і розв'язання наукового та практичних проблем;
- використовувати дидактичні ігри та дискусії;
- використовувати такі методи навчання, як бесіда, приклад, наочний показ;
- стимулювати колективні форми роботи, взаємодія учнів у навчанні.
В активізації пізнавальної діяльності учнів велику роль відіграє вміння вчителя спонукати своїх учнів до осмислення логіки і послідовності у викладі навчального матеріалу, до виділення в ньому головних і найбільш істотних положень. Вже в молодших класах корисно привчати дітей самостійно виділяти найсуттєвіше в поясненні вчителя і формулювати найважливіші питання, які пояснені на уроці. У середніх же і старших класах цей прийом служить дієвим стимулом пізнавальної активності учнів. Якщо вчитель пропонує по ходу свого викладу виділити основні питання, тобто скласти план, що вивчається, це завдання змушує учнів глибше вникати в суть нової теми, подумки розчленовувати матеріал на найважливіші логічні частини.
Дані способи активізації пізнавальної діяльності здійснюються за допомогою методів навчання. Активними методами навчання слід називати ті, які максимально підвищують рівень пізнавальної активності учнів, спонукають їх до старанного навчання.
Особливу цікавість для учнів є метод проблемного навчання, який складає органічну частину системи проблемного навчання. Основою методу проблемного навчання є створення ситуацій, Формування проблем, підведення учнів до проблеми. Проблемна ситуація включає емоційну, пошукову і вольову сторону. Її завдання - спрямувати діяльність учнів на максимальне оволодіння матеріалом, що вивчається, забезпечити мотиваційну сторону діяльності, викликати інтерес до неї.
Як реалізацію даного методу, нами було поставлено перед учнями проблеми, у ході розв’язання яких на уроках фізики та в позаурочний час учні активно включалися в творчу продуктивну діяльність, результатами якої було розв’язання поставлених учителем та й самими учнями задач.
У даній роботі ми розглянемо питання виготовлення учнями під керівництвом учителя саморобних приладів, та на написання комп’ютерних програм для імітації фізичних явищ.
РОЗДІЛ 2. ВИГОТОВЛЕННЯ САМОРОБНИХ ПРИЛАДІВ ДЛЯ ФІЗКАБІНЕТУ
Значення демонстраційного експерименту при вивченні фізики в загальноосвітній школі неможливо переоцінити. Так як фізика — наука експериментальна, кожен урок має бути проведений з використанням фронтального чи демонстраційного експерименту. Учень, який іде на урок фізики сподівається побачити щось нове, те, що надасть йому можливість отримати не тільки теоретичні знання, а й побачити, чи відтворити явища, які є їх підтвердженням.
Навчальний експеримент є одночасно джерелом знань, видом наочності і одним з головних методів викладання фізики.
Ще в 1900 році професор О.Д. Хвольсон, відстоюючи необхідність експериментального методу, підкреслював, що викладання фізики, в якому експеримент не становить основи і наріжного каменю усього викладу, має бути визнано непотрібним і навіть шкідливим [4].
Виконуючи лабораторні роботи, спостерігаючи фізичні досліди, учні починають любити сам процес пізнання навколишнього світу. Опора на підручник і разом з тим відхід від нього стимулюють пізнавальну активність, самобутнє мислення, народжують і надовго зберігають стан захопленості.
Проте в даний час загальноосвітні школи нашої країни відчувають дефіцит в лабораторному і демонстраційному обладнанні, так як матеріально-технічна забезпеченість кабінетів фізики погіршилася. У деякій мірі недолік шкільного навчального обладнання може бути заповнений виготовленими вчителями із залученням учнів приладами, моделями, макетами, плакатами і т.д. Застосовуючи їх, можна значно розширити можливості шкільного фізичного експерименту. Тим більше, що сам процес виготовлення саморобних приладів становить велику цінність у навчальному та виховному відношеннях.
Учні, працюючи над виготовленням приладу, повинні:
- чітко уявляти його призначення;
- заздалегідь розрахувати його окремі елементи, зробити необхідні схеми, креслення;
- добре зрозуміти принцип дії приладу;
- усвідомити, на використанні яких законів фізики заснована його робота;
- узгодити параметри планованого до виготовлення приладу з параметрами тих приладів, спільно з якими він буде працювати;
- вміти відповісти на питання: яка природа фізичного явища, яке демонструють за допомогою цього приладу, де зустрічається і застосовується це явище; від яких чинників залежить ефективність його демонстрації.
Створення і використання власних «винаходів» вчить дітей міркувати, фантазувати, аргументувати свої висновки; знаходити обґрунтовані рішення різних завдань; виробляє вміння мислити системно, продуктивно, нестандартно; пробуджує прагнення до пошуку нових ідей, а це вже крок до творчості; готує школярів до життя, праці.
Подібна інноваційна діяльність педагогів відповідає стратегії розвитку системи освіти, яка передбачає широке впровадження в освітній процес розвиваючих технологій навчання.
Для забезпечення можливості проведення експериментів у шкільному фізкабінеті передбачено наявність ряду демонстраційних та вимірювальних приладів. Проте, враховуючи недооснащення сучасної школи, фінансування лише захищених статей бюджету, до яких обладнання кабінетів аж ніяк не відноситься, через фізичне зношення та вихід з ладу виникає гострий дефіцит приладів та матеріалів.
У нас виникла нагальна потреба у поновленні матеріальної бази кабінету, попри відсутність фінансування для цього.
Питання виготовлення саморобних приладів є досить висвітленим у радянських, вітчизняних та зарубіжних джерелах. Здебільшого, це виготовлення різноманітних навчальних стендів для виконання тих чи інших експериментів чи лабораторних робіт.
У нашій роботі ми розглянемо можливості щодо відновлення вже існуючих, але таких, що вийшли з ладу приладів, та виготовлення інших, придбання яких є економічно неможливим за умовах критичного недофінансовування навчального закладу.
2.1. Виготовлення демонстраційного цифрового вольтметра та амперметра
Для заміни демонстраційного вольтметра ми пропонуємо виготовити саморобний прилад, реалізований на основі промислового вимірювального блоку, із автономним живленням від батареї гальванічних елементів “крона”.
Для виготовлення цих приладів використано обчислювальні цифрові модулі.
Прилади розмістили в пластмасових корпусах. Для живлення використана батарея гальванічних елементів «крона», або джерело живлення напругою від 8 до 12В.
Цифровий вольтметр або амперметр
Корпус пластмасовий NM27
Вимикач
Клеми
(2 шт)
Ніодимові магніти 8х1 мм (2 шт)
Клемник до джерела живлення
Батарейка “Крона”
Гніздо живлення 5,5х2,5мм
Гвинти та гайки для закріплення приладу в корпусі та скріплення корпусу, клей, ізоляційна стрічка, провідники монтажні, маркер білого кольору.
Вартість одного, виготовленого таким чином приладу склала близько 120 грн, що значно менше, ніж вартість готового подібного приладу, придбаного у вітчизняних магазинах.
Виготовляючи чотири таких прилади ми використовували частину складових зі зламаних старих приладів, тому реальна вартість одного приладу склала менше ніж 100 грн.
2.2. Відновлення шкільного лабораторного динамометра
Динамометр є одним з приладів, які від неналежного використання швидко виходить з ладу через деформацію пружини. Подальше використання такого приладу стає неможливим.
Для реставрації динамометра ми виконали наступне:
1) від’єднали деформовану пружину, розігнувши виступи та пластинці з листового металу, від’єднали від неї тягу з показником та гачком;
2) навили нову пружину на саморобному намотувальному пристрої з стального дроту діаметром 0,6 мм;
4) заклеїли шкалу динамометра білим папером;
5) відградуювали шкалу динамометра від 1 до 3 Н, нанісши на неї позначки через 0,1 Н;
До недоліків отриманого таким чином приладу можна віднести нелінійність шкали. Переваги ж очевидні – це низька вартість реставрації у порівнянні з вартістю нового приладу.
РОЗДІЛ 3. СТВОРЕННЯ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ ДЛЯ ІМІТАЦІЇ ФІЗИЧНИХ ПРОЦЕСІВ
З 2010 року у 10-11 класах Куликівської ЗОШ І-ІІІ ступенів проводиться навчання інформатики за програмою інформацінно-технологічного профілю.
Одним з розділів даної програми є розробка проекту з комп’ютерного імітаційного моделювання фізичного процесу. За цей час учнями школи здійснено ряд проектів, до найвдаліших з яких можна віднести проекти «Побудова зображення в тонкій лінзі» та «Броунівських рух».
У даній роботі ми представляємо вам ці проекти.
Імітаційне моделювання — це метод, що дозволяє будувати моделі процесів, що описують, як ці процеси проходили б насправді.
Таку модель можна «програти» в часі як для одного випробування, так і заданої їх кількості. При цьому результати визначатимуться випадковим характером процесів. За цими даними можна отримати достатньо стійку статистику.
Імітаційне моделювання — це метод дослідження, заснований на тому, що система, яка вивчається, замінюється імітатором і з ним проводяться експерименти з метою отримання інформації про цю систему. Експериментування з імітатором називають імітацією (імітація — це збагнення суті явища, не вдаючись до експериментів на реальному об'єкті).
Імітаційне моделювання — це окремий випадок математичного моделювання. Існує клас об'єктів, для яких з різних причин не розроблені аналітичні моделі або не розроблені методи розв'язування задач про такі моделі. В цьому випадку математична модель замінюється імітатором або імітаційною моделлю.
Імітаційна модель — (у вузькому значенні) логіко-математичний опис об'єкта, який може бути використаний для експериментування на комп'ютері в цілях проектування, аналізу і оцінки функціонування об'єкта.
Імітація як метод розв'язування нетривіальних задач отримала початковий розвиток у зв'язку із створенням ЕОМ в 1950х — 1960х роках[3].
3.1. Проект «Побудова зображення в тонкій лінзі»
Побудова зображень у тонких лінзах вивчається в курсі з фізики 7-го класу. Учні виконують фронтальну лабораторну роботу, вчителем виконуються відповідні демонстрацій за допомогою демонстраційного обладнання.
Спосіб, розглянутий нами, має сенс застосовувати у 11-му класі на уроках інформатики в інформаційно-технологічному профілі. Учні, працюючи над даним проектом мають змогу повторити отримані фізичні знання, самостійно виготовити програмний продукт, який має практичне застосування.
Зовнішній вигляд програми показано на мал.3.1.1.
Програма має досить простий інтерфейс, зрозумілий код.
Нижче приводимо код проекту на мові програмування Microsoft Visual Basic Express 2008, яка є безкоштовною для освітніх закладів.
Програмний код:
Public Class Form1
Dim h As Integer
Dim d As Integer
Dim Hp As Integer = 339 / 2 ' половина висоти нашого PictureBox1
Dim Wp As Integer = 731 / 2 ' половина ширини нашого PictureBox1
Dim F As Integer
Dim flag As Boolean = False
Sub Draw()
'Ініціюємо змінні з фокусною відстання, висотою предмета та відстанню
'від предмета до лінзи
F = NumericUpDown1.Value
h = NumericUpDown2.Value
d = NumericUpDown3.Value
'Очищуємо зображення
PictureBox1.Refresh()
'Створюємо графічне полотно
Dim gr As Graphics = PictureBox1.CreateGraphics()
'Створюємо ручки
Dim PenRed As Pen = New Pen(Color.Red, 5)
Dim PenBlue As Pen = New Pen(Color.Blue, 5)
Dim PenYellow As Pen = New Pen(Color.Yellow)
Dim PenBlack As Pen = New Pen(Color.Black)
'Створюємо пензель
Dim BrushBlack As SolidBrush = New SolidBrush(Color.Black)
'Створюємо шрифт для підпису точок фокусів
Dim FontBlack As Font = New Font("Arial", 18, FontStyle.Regular)
'Dim MyStringFormat As StringFormat = New StringFormat (
'Підписуємо фокуси лінзи
gr.DrawString("F", FontBlack, BrushBlack, Wp - F, Hp - 30)
gr.DrawString("F", FontBlack, BrushBlack, Wp + F, Hp - 30)
'Перетворення комп''ютерної системи координат в математичну
gr.ScaleTransform(1, -1)
gr.TranslateTransform(Wp, -Hp)
'Позначаємо точки фокусів
gr.FillEllipse(BrushBlack, -F, -4, 7, 7)
gr.FillEllipse(BrushBlack, F, -4, 7, 7)
'Малюємо предмет (стрілку)
PenBlue.StartCap = Drawing2D.LineCap.ArrowAnchor
gr.DrawLine(PenBlue, -d, h, -d, 0)
'обчислюємо положення зображення за формулою тонкої лінзи
'не обробляємо випадки, коли є ділення на нуль
If F = 0 Or d = 0 Or F = d Then
Exit Sub
End If
'не обробляємо випадки, коли предмет справа від лінзи
If d < 0 Then
NumericUpDown3.Value = 0
Exit Sub
End If
'обчислюємо відстань від лінзи до зображення
Dim fz As Integer = 1 / (1 / F - 1 / d)
'обчислюємо висоту зображення з пропорції через подібність трикутників
Dim hz As Integer = h * fz / d
'Малюємо 1 промінь до лінзи
gr.DrawLine(PenYellow, -d, h, 0, h)
'Малюємо 1 промінь після лінзи
gr.DrawLine(PenYellow, 0, h, fz, -hz)
'Малюємо пряму через оптичний центр
gr.DrawLine(PenYellow, -d, h, fz, -hz)
'Малюємо зображення
If fz > 0 Then
'Якщо зображення дійсне, то суцільною лінією
PenRed.StartCap = Drawing2D.LineCap.ArrowAnchor
gr.DrawLine(PenRed, fz, -hz, fz, 0)
Else
'Якщо зображення уявне, то пунктирною лінією
PenRed.StartCap = Drawing2D.LineCap.ArrowAnchor
Dim dashValues As Single() = {1, 1} 'масив для малювання пунктиру
PenRed.DashPattern = dashValues 'ручка PenRed малюватиме 'пунктиром
gr.DrawLine(PenRed, fz, -hz, fz, 0)
End If
'Виводимо дані по зображенню
Label4.Text = "Висота зображення " + Str(hz) + vbNewLine + _
"Відстань від лінзи" + vbNewLine + _
"до зображення " + Str(fz) + vbNewLine + _
"Збільшеня лінзи " + Str(hz / h)
End Sub
Private Sub NumericUpDown1_ValueChanged(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles NumericUpDown3.ValueChanged, NumericUpDown2.ValueChanged, NumericUpDown1.ValueChanged
If flag Then Draw()
End Sub
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click
flag = True
Draw()
End Sub
End Class
3.2. Проект «Броунівський рух»
Для демонстрації явища броунівського руху в курсі фізики використовуємо як фільм, так і механічну модель, зображену на мал.3.2.1
Мал. 3.2.1. Прилад для демонстрації броунівського руху.
У ході вивчення об’єктно-орієнтованого програмування в 11 класі учнями розроблюється проект «Броунівський рух». Працюючи над проектом учні повторюють вивчене на уроках фізики в 10 класі.
Мал. 3.2.2. Проект «Броунівський рух»
Нижче приводимо код проекту на мові програмування Microsoft Visual Basic Express 2008.Програмний код:
Public Class Form1
Dim p As Particle
Dim n As Integer = 1001
Dim m(n) As Molecule
Dim w(4) As Wall
Dim hp As Integer
Dim wp As Integer
Dim MaxV As Integer
Dim MasMM As Double
Dim MasMP As Double
Dim r As Integer
Dim g As Graphics
Public Class Particle
Private r As Integer
Private x As Integer
Private y As Integer
Private Vx As Double
Private Vy As Double
Private cl As Color
Private m As Double
Public Sub New(ByVal xi As Integer, ByVal yi As Integer, ByVal Vxi As Double, ByVal Vyi As Double, ByVal ri As Integer, ByVal cli As Color, ByVal mi As Double)
x = xi
y = yi
Vx = Vxi
Vy = Vyi
r = ri
cl = cli
m = mi
End Sub
Public Sub Show()
Form1.g.DrawEllipse(Pens.Blue, x - r, y - r, r * 2, r * 2)
End Sub
Public Sub Hide()
Form1.g.DrawEllipse(Pens.White, x - r, y - r, r * 2, r * 2)
End Sub
Public Sub Move()
x += Vx
y += Vy
End Sub
Public Sub KickW()
'Якщо частинка наблизиться до стінки на відстань, меншу за проекцію
'швидкості,
'то змінюємо знак цієї проекції на протилежний
For i = 0 To 3
Dim wx As Integer = Form1.w(i).x
If Form1.w(i).d = "v" Then
If Math.Abs(x - r - wx) < Math.Abs(2 * Vx) Or Math.Abs(x + r - wx) < Math.Abs(2 * Vx) Then
Vx *= -1
End If
Else
If Math.Abs(y - r - wx) < Math.Abs(2 * Vy) Or Math.Abs(y + r - wx) < Math.Abs(2 * Vy) Then
Vy *= -1
End If
End If
Next
End Sub
Public Sub PutCoord(ByVal xi As Integer, ByVal yi As Integer)
x = xi
y = yi
End Sub
Public Sub PutSpeed(ByVal Vxi As Double, ByVal Vyi As Double)
Vx = Vxi
Vy = Vyi
End Sub
Public Sub GetCoord(ByRef xi As Integer, ByRef yi As Integer)
xi = x
yi = y
End Sub
Sub GetSpeed(ByRef Vxi As Double, ByRef Vyi As Double)
Vxi = Vx
Vyi = Vy
End Sub
Public Function GetM() As Double
GetM = m
End Function
Public Function GetR() As Double
GetR = r
End Function
Protected Overrides Sub Finalize()
MyBase.Finalize()
End Sub
End Class
Public Class Molecule
Private x As Integer
Private y As Integer
Private Vx As Double
Private Vy As Double
Private m As Double
Public Sub New(ByVal xi As Integer, ByVal yi As Integer, ByVal Vxi As Double, ByVal Vyi As Double, ByVal mi As Double)
x = xi
y = yi
Vx = Vxi
Vy = Vyi
m = mi
End Sub
Public Sub Show()
Form1.g.FillEllipse(Brushes.Black, x - 2, y - 2, 4, 4)
End Sub
Public Sub Hide()
Form1.g.FillEllipse(Brushes.White, x - 2, y - 2, 4, 4)
End Sub
Public Sub Move()
x += Vx
y += Vy
End Sub
Public Sub KickP()
Dim d As Double
Dim mP, x1, y1, x2, y2, xP, yP, VxP, VyP As Double
mP = Form1.p.GetM()
Form1.p.GetCoord(xP, yP)
Form1.p.GetSpeed(VxP, VyP)
d = (x - xP) ^ 2 + (y - yP) ^ 2
If d <= Form1.p.GetR() ^ 2 Then
'Відскакування молекули на крок назад.
'Якщо цього не зробити, то молекула потрапить у кулю і алглритм
'зіб'ється
x -= Vx
y -= Vy
x1 = Vx * (m - mP) / (m + mP) + VxP * (2 * mP) / (m + mP)
y1 = Vy * (m - mP) / (m + mP) + VyP * (2 * mP) / (m + mP)
x2 = Vx * (2 * m) / (m + mP) + VxP * (mP - m) / (mP + m)
y2 = Vy * (2 * m) / (m + mP) + VyP * (mP - m) / (mP + m)
Vx = x1
Vy = y1
Form1.p.PutSpeed(x2, y2)
End If
End Sub
Public Sub KickW()
'Якщо молекула наблизиться до стінки на відстань, меншу за проекцію
'швидкості,
'то змінюємо знак цієї проекції на протилежний
For i = 0 To 3
Dim wx As Integer = Form1.w(i).x
If Form1.w(i).d = "v" Then
If Math.Abs(x - wx) < Math.Abs(Vx) Then
Vx *= -1
End If
Else
If Math.Abs(y - wx) < Math.Abs(Vy) Then
Vy *= -1
End If
End If
Next
End Sub
End Class
Public Class Wall
Public x As Integer
Public d As String
Public Sub New(ByVal xi As Integer, ByVal di As String)
x = xi
d = di
End Sub
Public Sub Show() 'Показуємо стінки
If d = "v" Then Form1.g.FillRectangle(Brushes.Red, x - 1, 0, x + 2, Form1.hp)
If d = "h" Then Form1.g.FillRectangle(Brushes.Red, 0, x - 1, Form1.wp, x + 2)
End Sub
Public Sub Hide() 'Ховаємо стінки
If d = "v" Then Form1.g.FillRectangle(Brushes.White, x - 1, 0, x + 2, Form1.hp)
If d = "h" Then Form1.g.FillRectangle(Brushes.White, 0, x - 1, Form1.wp, x + 2)
End Sub
End Class
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click
'Уводимо початкові параметри для частинки та молекул
MaxV = NumericUpDown1.Value
MasMM = Val(TextBox1.Text)
MasMP = Val(TextBox2.Text)
n = NumericUpDown2.Value
r = NumericUpDown3.Value
'Створюємо графічне полотно та ініціюємо змінні з його розмірами
g = PictureBox1.CreateGraphics()
hp = PictureBox1.Height
wp = PictureBox1.Width
'Створюємо частинку
p = New Particle(wp / 2, hp / 2, 0, 0, r, Color.Bisque, MasMP)
'Ініціюємо генератор випадкових чисел
Randomize()
'Створюємо молекули
For i = 0 To n - 1
m(i) = New Molecule(Rnd() * wp, Rnd() * hp, (2 * Rnd() - 1) * MaxV, (2 * Rnd() - 1) * MaxV, MasMM)
Next
'Створюємо стінки
w(0) = New Wall(0, "v")
w(1) = New Wall(wp, "v")
w(2) = New Wall(0, "h")
w(3) = New Wall(hp, "h")
g.Clear(Color.White)
'Вмикаємо таймер
Timer1.Enabled = True
'Змінюємо видимість елементів керування
NumericUpDown1.Enabled = False
NumericUpDown3.Enabled = False
NumericUpDown2.Enabled = False
TextBox1.Enabled = False
TextBox2.Enabled = False
Button1.Enabled = False
Button2.Enabled = True
Button3.Enabled = True
End Sub
Private Sub Timer1_Tick(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Timer1.Tick
p.Hide() 'Ховаємо частинку
p.Move() 'Рухаємо частинку
p.KickW() 'Забезпечуємо взаємодію частинки зі стінками
p.Show() 'Показуємо частинку
For i = 0 To n - 1
m(i).Hide() 'Ховаємо молекулу
m(i).Move() 'Рухаємо молекулу
m(i).KickP() 'Забезпечуємо взаємодію молекули з частинкою
m(i).KickW() 'Забезпечуємо взаємодію молекули зі стінками
m(i).Show() 'Показуємо молекулу
Next
For i = 0 To 3
w(i).Show() 'Показуємо стінки
Next
End Sub
Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click
'Якщо таймер увімкнуто, то вимикаємо, а якщо вимкнуто, то вмикаємо
Timer1.Enabled = Not Timer1.Enabled
End Sub
Private Sub Button3_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button3.Click
'Зупиняємо таймер
Timer1.Enabled = False
'Вилучаємо молекули та частинку
For i = 0 To n - 1
m(i) = Nothing
Next
p = Nothing
'Вилучаємо стінки
For i = 0 To 3
w(i) = Nothing
Next
'Змінюємо видимість елементів керування
NumericUpDown1.Enabled = True
NumericUpDown3.Enabled = True
NumericUpDown2.Enabled = True
TextBox1.Enabled = True
TextBox2.Enabled = True
Button1.Enabled = True
Button2.Enabled = False
Button3.Enabled = False
End Sub
Private Sub Form1_FormClosed(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.Windows.Forms.FormClosedEventArgs) Handles MyBase.FormClosed
'Вилучаємо всі створені нами об'єкти при виході з програми
Button3_Click(Nothing, Nothing)
End Sub
End Class
Працюючи над проектом, учні повторюють теоретичний матеріал з тем:
- основи молекулярно-кінетичної теорії;
- кінематика;
- динаміка;
- закони збереження.
ВИСНОВКИ
Виготовлення приладів вчителем і самими учнями сприяє подоланню самої великої «хвороби» нашого навчання – його абстрактності, «коли знання існують самі по собі, а життя йде саме по собі»; наближає процес викладання фізики до сучасних потреб суспільства. Демонстраційний експеримент з використанням саморобних приладів та пристроїв покликаний допомагати у формуванні раціоналізаторських і винахідницьких здібностей, а також професійної компетентності майбутньої соціально-успішної особистості.
Робота над комп’ютерними імітаційними проектами розвиває навики групової роботи, що є дуже потрібними в сучасному технологічному суспільстві. Не менш важливою є реалізація дидактичного принципу наведення міжпредметних зв’язків, так як більшість найважливіших відкриттів та винаходів робиться саме на межі двох чи більше наук.
Працюючи над питанням активізації пізнавальної діяльності учнів на уроках фізики та інформатики, ми намагаємося залучати до роботи на уроках усіх учнів класу. Завдання, які учні отримують у ході роботи над проектом розподіляються диференційовано. Кожен з членів групи виконує свою частину роботи, реально оцінюючи свій вклад в загальну справу.
Проблема активізації пізнавальної діяльності учнів була, є і буде актуальною завжди. Від її розв’язання залежить ефективність навчальної діяльності, розвиток інтересу до навчання.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Активізація пізнавальної діяльності учнів на уроках фізики. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://on2.docdat.com/docs/4442506/index-65178.html
2. Костюков В.П., Мотурнак Є.В. Інформаційний працівник / В.П. Костюков, Є.В. Мотурнак: Навч. посіб.. - К.: Вид. група BHV. - 2010. - 336 c.: іл.
3. Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/Імітаційне_моделювання
4. Ребко Т.М., Ребко А.Т. Об изготовлении самодельных физических приборов. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.alsak.ru/item/163-4.html
5. Саморобні прилади. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://exp.itfis.net.ua/sam.htm
6. Саморобні прилади на уроках фізики. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://slides.net.ua/publ/samorobni_priladi_na_urokakh_fiziki/1-1-0-6
Комментариев нет:
Отправить комментарий