АНАЛИЗ УСЛОВИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОЙ ТАБЛИЦЫ

В настоящее время информатизация общества предполагает не только овладение молодым поколением новыми информационными технологиями, но и создание самими обучающимися таких программных продуктов, которые позволяют более глубоко изучить основы как общеобразовательных дисциплин, в частности физики, так и спецдисциплин. Коллектив студенческого научного общества Ульяновского техникума питания и торговли, участвует в создании общей электронной методической системы.

Электронная методическая система – это мобильная, открытая, развивающаяся, технологичная база организованной и структурированной учебной информации. Технология создания данной системы заключается в интеграции содержания различных областей знаний для восприятия изучаемого явления в едином информационно-обучающем поле.

В состав электронной методической системы входят продукты компьютерной презентации; базы знаний, составленные по различным учебным дисциплинам; комплекс обучающих компьютерных программ и т.д. Одним из компонентов являются программы, предназначенные для выработки у студентов определенных умений по применению знаний при решении задач. Студенты участвуют в создании определенных программных продуктов, в частности на основе электронной таблицы.

Целью данной работы является разработка программных продуктов на основе электронной таблицы в Excel, позволяющих провести анализ физической ситуации задачи и оценка эффективности их использования в учебном процессе.

Анализ исследований по проблеме использования электронной таблицы в решении задач показывает, что они в основном направлены на усвоение приемов работы с электронной таблицей, выработки у обучающихся определенных умений по информатике. В нашем случае электронная таблица рассматривается как средство обучения физике. Программные продукты разрабатываются таким образом, чтобы обучающийся с их помощью мог провести анализ физической ситуации задачи, проверить правильность своего решения, получить подробную информацию об алгоритме решения и ознакомиться с подробным решением задачи.

Важной частью в изучении физики является приобретение умений решения задач. Однако, как показывает личный опыт и результаты анкетирования студентов первого курса Ульяновского техникума питания и торговли, большинство обучающихся применяют формулы и законы физики при решении типовых задач формально, т.е. подбирая формулу к исходным данным задачи без глубокого осмысления физической ситуации. Поэтому основной идеей, положенной в основу разработки программных продуктов стала идея обогащения опыта обучающихся по графическому представлению процессов и явлений физики, описываемых в задачах. Весь процесс решения задачи представляется в виде следующих этапов: анализ условия задачи, составление плана решения, реализация плана решения и проверка результата. На первом этапе, как правило, требуется динамическое рассмотрение ситуации задачи, т.е. представление характера изменения физических величин от времени. От того, насколько полно и глубоко проведен анализ физической ситуации зависит и план решения и выполнение этого плана и оценка результата. В нашей работе разработаны программные продукты на основе электронной таблицы для решения задач типе: «Движение тела в потенциальном поле», «Колебательный контур» и др.

Первый программный продукт позволяет провести динамический анализ ситуаций по движению тела в поле силы тяжести, заряженной частицы в электрическом поле. Студентам в специальном учебном пособии к занятию по физике предъявляется комплекс задач. Выбрав задачу, для того чтобы проанализировать ситуацию, студент вводит в таблицу данные задачи и получает графики зависимостей физических величин. Для более полного анализа ситуации в таблице заложена актуализация знаний, необходимых для решения задач данного типа. Например, для задач на движение тела в потенциальном поле, предлагается ответить на вопросы: Как поле действует на тело? Какое ускорение сообщает телу сила? Как меняются проекции скорости на оси координат? и др.

Если студент не может ответить на эти вопросы, на втором листе таблицы приводятся ответы для самопроверки. Затем предлагается ввести в ячейки, закрашенные желтым цветом условие. В результате строятся зависимости Vx(t) , Vy(t), X(t), Y(t), Y(X). При изменении исходных данных, меняются графики. Таким образом, решающий задачу имеет возможность просмотреть зависимости величин при разных условиях и тем самым получить зрительный образ графического представления физической ситуации.

Таблица 1.

Введение условия задачи и первоначальный анализ

Рисунок 1. Графики Vx(t); Vy(t)

Рисунок 2. Графики зависимости координат от времени

Результаты контрольной работы, проведенной в группе, где применялся данный программный продукт, показал более высокие результаты, по сравнению с результатами других учебных групп.

Программный продукт по теме «Колебательный контур» позволяет студентам рассмотреть в графическом представлении зависимости изменения заряда, напряжения, силы тока, энергии магнитного и электрического поля от времени для условия, которое вводится решающим в соответствующие ячейки электронной таблицы. Опрос студентов показал, что явления, происходящие в колебательном контуре, не осознаются студентами до тех пор, пока они не смогут увидеть характера изменения физических величин при тех или иных начальных условиях.

С целью усиления эффекта восприятия обучающимися графической иллюстрации явления, содержание представлено на разных листах. На первом листе вводная часть, представляющая указания, вопросы для актуализации знаний, рисунки к ситуации. Здесь же представлена таблица ввода исходных данных для анализа ситуации. Чтобы отделить вводимые величины от расчетных, используется цветовая заливка ячеек. Так ячейки, с указанием данных, которые следует ввести окрашены в желтый цвет, результаты расчетов — в красный.

Работа с данным программным продуктом, во-первых, повышает интерес студентов к решению задач данного типа; во-вторых, обогащает их представления о данном физическом процессе.

Таким образом, компоненты электронной методической системы по физике, направленные на обучение решению физических задач, позволяет получить глубокие и действенные знания.

Список литературы:

1.          Информатика. 10—11 класс / Под ред. Н.В. Макаровой. — СПб: Питер Ком, 1999.

2.      Ляхович В.Ф., Крамаров С.О. Основы информатики. Ростов-н/Д: изд-во «Феникс», 2003.

3.     Рымкевич А.П. Сборник задач по физике для 9—11 классов средней школы. М.: Просвещение, 2002.

4.    Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10—11 классов. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.