Kompüter təcrübəsi Kompüter təcrübəsi Yeni dizayn işlərinə həyat vermək, yeni texniki həlləri istehsalata tətbiq etmək. Metodik işlənmə "Pr. formalaşmasında fiziki eksperimentin interaktiv modellərinin tətbiqi
^^ 1 ELEKTRON TƏLİM RESURSLARI:
>/ TƏLİMLƏRDƏ TƏTBİQİN İŞLƏNMƏSİ VƏ METODOLİKASI
UDC 004.9 BBK 420.253
HƏ. Antonova
MAKSİMUM REAL İNTERFEYS TEXNOLOGİYASINDAN İSTİFADƏ EDİLƏN FİZİKİ EKSPERMENTİN İNTERAKTİV TƏLİM MODELLERİNİN LAYİHLANMASI PRİNSİPLERİ
Ən real interfeys texnologiyasında həyata keçirilən məktəb fiziki eksperimentinin interaktiv modellərinin hazırlanması üzrə şagirdlərin layihə fəaliyyətinin məzmunu nəzərdən keçirilir. Bu tip modellərin layihələndirilməsinin əsas prinsipləri müəyyən edilir: eksperimental qurğunun və onun funksionallığının real vizuallaşdırılması, qurğunun elementləri və tədqiq olunan fiziki obyektlərlə kvazireal hərəkətlər, modelin yüksək səviyyədə interaktivliyinin və onun ssenarisinə uyğunluğunun təmin edilməsi. tələbələrin kompüter modeli ilə işləmək üzrə ümumiləşdirilmiş bacarıqlarının formalaşmasına diqqət yetirməklə eksperimental tədqiqat metodologiyası ilə həllər. Təhsil interaktiv modellərinin dizaynına metodoloji və texnoloji yanaşmalar arasında əlaqənin əhəmiyyəti əsaslandırılır.
Açar sözlər Açar sözlər: fizikanın tədrisi, fiziki eksperiment, eksperimental bacarıqlar, interaktiv model, fiziki eksperimentin tədris modellərinin dizayn prinsipləri
Orta məktəbdə fizika kursunun mənimsənilməsi çoxsaylı müşahidələr və təcrübələr (həm nümayiş, həm də laboratoriya) əsasında aparılmalıdır. Təcrübələrin həyata keçirilməsi tələbələrə sistemləşdirmə və mənalı ümumiləşdirmə üçün kifayət qədər həcmdə faktiki material toplamağa və lazımi praktiki bacarıqlara yiyələnməyə imkan verir. Müşahidələr və təcrübələr zamanı əldə edilən empirik biliklər öyrənilən təbiət hadisələrinin mahiyyətinin sonrakı nəzəri dərk edilməsi üçün zəruri əsas təşkil edir.
Təəssüf ki, orta məktəbdə eksperimentlərin aparılması ilə bağlı empirik bilik mərhələsi vaxt baxımından çox məhduddur. Şagirdlər tərəfindən yerinə yetirilən müvafiq praktiki işlərin həcmi də azdır (nümayişli fiziki təcrübə əsasən “müəllim əli ilə” işdir, laboratoriya təcrübəsi azdır, ev təcrübələri isə müəllimlər tərəfindən nadir hallarda təlimin məzmununa daxil edilir). Müasir texniki mühit də bu vəziyyətə mənfi təsir göstərir. Tələbələri təbiət hadisələrini müşahidə etməyə və onların kursunun xüsusiyyətlərini öyrənməyə həvəsləndirmir. "Bunun səbəbi" qablaşdırma "
© Antonova D.A., 2017
bu hadisələr bizi diqqətlə əhatə edən və ehtiyac və maraqlarımızı görünməz şəkildə təmin edən mürəkkəb texniki cihazlara çevrilir.
Virtual mühitin resursları tələbələrin eksperimental tədqiqat metodologiyası sahəsində təlim keçməsi üçün mühüm əlavə vasitə hesab oluna bilər. İlk növbədə təbii fiziki təcrübələrə (müşahidə və təcrübələrə) aid videomaterialların (hesabat, səhnələşdirilmiş) bazasının təkmilləşdirilməsinə və genişləndirilməsinə diqqət yetirilməlidir. Real video ardıcıllığı tələbələrin empirik üfüqlərinin genişlənməsinə kömək edir, fiziki bilikləri kontekstli və praktikada tələb edir. Müxtəlif fiziki təcrübələrin qurulmasının məzmununu və mərhələlərini aşkar edən statik və interaktiv kompüter qrafikasının fotoşəkilləri və obyektləri tədrisdə faydalıdır. Öyrənilən hadisələrin gedişatının xüsusiyyətlərini, habelə müxtəlif texnologiya obyektlərinin, o cümlədən fiziki cihazların işini təsvir edən tədris animasiyasını inkişaf etdirmək lazımdır.
Xüsusi maraq obyekti, istifadəçinin təhsil fiziki təcrübəsini və praktiki hərəkətlərini onun həyata keçirilməsi üçün cihazlar və materiallarla simulyasiya edən virtual mühitin obyektləridir. Bu təlim mühitinin unikal xüsusiyyətləri kompleksi (intellekt, modelləşdirmə, interaktivlik, multimedia, ünsiyyət, performans) tərtibatçılara bu obyektləri yüksək keyfiyyət səviyyəsində yaratmağa imkan verir. Fiziki eksperimentin interaktiv təhsil modellərinə təhsil bazarında yüksək tələbat var, buna görə də həyata keçirmək lazımdır daimi iş mövzu mühitinin bu tip modellərlə doldurulması haqqında.
Fiziki təcrübələrin virtual modellərinin yaradılmasına yanaşmaların axtarışı və onların ilk tətbiqi 2000-ci illərin əvvəllərinə təsadüf edir. Bu dövrdə belə modellər, bir qayda olaraq, ən sadə animasiya təbii fiziki proseslər və ya onları öyrənmək üçün fiziki təcrübənin aparılması mərhələləri. Daha sonra istifadəçiyə modelin parametrlərini dəyişməyə və onun davranışını müşahidə etməyə imkan verən düyməli animasiya interfeysi olan modellər peyda oldu. Tezliklə hadisələrin xarici əlamətlərinin vizuallaşdırılması, bu hadisələri izah edən bu və ya digər fiziki nəzəriyyənin müddəalarını göstərmək üçün onların baş vermə mexanizmlərinin vizuallaşdırılması ilə tamamlanmağa başladı. Bu dövrdə fiziki təcrübələrin virtual mühitdə vizual təsvirinin bir xüsusiyyəti onun kifayət qədər sxematikliyi idi. Qeyd etmək lazımdır ki, fiziki eksperimentin sxematik model analoqlarının tədrisdə istifadəsi əsasən orta məktəb şagirdləri üçün məqbuldur, çünki onlar kifayət qədər inkişaf etmiş abstrakt təfəkkürə və çöl eksperimental tədqiqatların aparılması təcrübəsinə malikdirlər. Fizika kursunun mənimsənilməsinin ilkin mərhələsində virtual mühitin bu cür obyektləri ilə işləmək əksər tələbələr üçün çox çətin olur və çox vaxt təbiət hadisələrinin axınının təbiəti haqqında yanlış təsəvvürlərin formalaşmasına, habelə qeyri-adekvat fəaliyyətə gətirib çıxarır. onların eksperimental öyrənilməsi üsullarının qavranılması. Təlim modellərinin sxematik xarakteri və davranışlarını idarə etmək üçün pəncərələrin işləməsi üçün ənənəvi üsul (düymələr müxtəlif növlər, siyahılar, sürüşdürmə çubuqları və s.), əlbəttə ki, onların tələbatının olmaması və kütləvi təhsil praktikasında tətbiqinin aşağı səmərəliliyi üçün səbəblər qrupuna aid edilə bilər.
Yeni əsrin birinci onilliyinin ortalarında təlim modellərinin düymə-animasiya interfeysinin strukturu və funksionallığı fəal şəkildə təkmilləşdirilmişdir. Ciddi şəkildə müəyyən edilmiş iş ssenariləri olan modellərin bazası (tərkibi və hərəkətlərin ardıcıllığı baxımından) tələbələrə müstəqil olaraq məqsədlər qoymağa və onlara nail olmaq üçün fəaliyyət planını müəyyən etməyə imkan verən yeni modellərlə doldurulmağa başladı. Bununla belə, yerli təhsildə bu tip təhsil modellərinin işlənib hazırlanması praktikasında kifayət qədər inqilabi dəyişikliklər yalnız 2000-ci illərin sonlarında baş verdi. Virtual modelləşdirmə texnologiyalarının inkişafı sayəsində virtual mühitdə fiziki obyektlərin 3D formatında çoxaldılması, virtual mühitə “drag & dshp” prosedurunun daxil edilməsi ilə isə tələbənin virtual fəaliyyət modeli ilə bağlı fikirlərin çoxaldılması mümkün olmuşdur. obyektlər dəyişməyə başladı. İnkişaf bu obyektlərlə kvazireal hərəkətlərin təmin edilməsi istiqamətində getdi. Bu yeniləmələr təhsil fiziki eksperimentin interaktiv modellərinin inkişafı üçün xüsusilə əhəmiyyətli oldu. Virtual eksperimental qurğunun elementlərini, eləcə də bütövlükdə eksperimentin gedişatını idarə etmək üçün demək olar ki, təbii yolu həyata keçirmək mümkün oldu. “Drag & drop” texnologiyası sayəsində kompüterin siçanı və klaviaturası əslində eksperimentatorun “əli” funksiyalarını yerinə yetirməyə başladı. Subyekt virtual mühitinin obyektlərinin dizaynında yeni etalon kimi kvazireal eksperimentə nəzarət prosesi (hərəkət etmə, döndərmə, fırlanma, basma, sürtmə, forma dəyişdirmə və s.) ilə interaktiv 3D eksperiment təyin edildi. Əhəmiyyətli dərəcədə yüksək didaktik keyfiyyət kimi onun üstünlükləri mübahisəsiz idi.
Qeyd etmək vacibdir ki, müəyyən gecikmə ilə fiziki təcrübələrin modellərinin təsvirində kompüter qrafikasının təkmilləşdirilməsi prosesi gedir. Bu, ilk növbədə, belə iş üçün yüksək əmək xərcləri ilə bağlıdır. Kompüter qrafikasının aşağı səviyyəsi, obyektlərin təsvirləri ilə onların real analoqları arasında bu və ya digər dərəcədə uyğunsuzluq tələbələrin bir tədris mühitində əldə etdikləri bilik və bacarıqların başqa bir mühitdəki obyektlərə (realdan virtual və vitse-ə) ötürülməsi proseduruna mənfi təsir göstərir. əksinə). İnkar etmək olmaz ki, kompüter modelinin realizmi müəyyən dərəcədə məhdudlaşdırıla bilər və olmalıdır. Buna baxmayaraq, virtual mühitdə tam miqyaslı fiziki eksperimentlərin aparılmasında istifadə olunan real tədris obyektlərinin asanlıqla “tanınan təsvirlərini” yaratmaq lazımdır. Hər bir belə obyektin eksperimentdə həyata keçirilən əsas xarici xüsusiyyətlərini və funksiyalarını nəzərə alaraq nümayiş etdirmək vacibdir. Laboratoriya qurğusunun real vizuallaşdırılmasının eksperimentatorun kvazireal hərəkətləri ilə birləşməsi bir növ Virtual reallıq eksperimental tədqiqatlar aparır və şagirdin virtual mühitdə işinin didaktik təsirini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
Aydındır ki, İT vasitələrinin və aparat texnologiyasının hazırkı inkişaf səviyyəsini nəzərə alaraq, təhsil eksperimental tədqiqatlarında virtual reallığın elementləri tezliklə virtual reallığın özü ilə əvəz olunacaq. Gec-tez məktəbdə və universitetdə tədris prosesi üçün interaktiv fiziki təcrübələrin kifayət qədər 3D modelləri yaradılacaqdır. Tədqiqatların aparılması üçün laboratoriya avadanlığının real vizuallaşdırılması və real eksperimental hərəkətlərin və əməliyyatların yerinə yetirilməsinin mümkünlüyü ilə virtual mühitdə həyata keçirilən fiziki laboratoriyanın 3D modeli tələbələrin bu sahədə bilik, bacarıq və bacarıqlarının inkişaf etdirilməsi üçün səmərəli əlavə vasitədir. metodologiyası
eksperimental tədqiqat. Bununla belə, yadda saxlamaq lazımdır ki, virtual reallıq xarici dünya ilə qarşılıqlı əlaqədə olmayan obyektlərlə doludur.
Maarifləndirici fiziki eksperimentlər üçün yeni nəslin modellərinin hazırlanması cəhdləri artıq davam etdirilir. Proqram təminatı baxımından virtual reallıq texnologiyasında həyata keçirilən fiziki eksperimentin interaktiv laboratoriyasının yaradılması və Aparat Bu proses və məhsulun faktiki istehsalı çox vaxt aparan və bahalı bir fəaliyyətdir. Eyni zamanda, virtual mühitin obyektlərinin yaradılması texnologiyalarının inkişafı və bu texnologiyaların geniş tərtibatçılar üçün əlçatan olması ilə bu problemin öz kəskinliyini itirəcəyi tamamilə aydındır.
Hal-hazırda ortaya çıxması sayəsində açıq giriş müasirin pulsuz (məhdud funksionallıqla da olsa) versiyaları proqram təminatı virtual mühit obyektlərinin dinamik 3D modelləşdirilməsi, eləcə də əlavə reallıq və qarışıq (hibrid) reallıq (və ya başqa sözlə, genişləndirilmiş virtuallıq) texnologiyalarından istifadə etməklə tədris obyektlərinin yaradılması artıq mümkün olmuşdur. Beləliklə, məsələn, sonuncu hallarda interaktiv 2.5D modelləri (psevdo-3D effekti ilə) və ya təhsil obyektlərinin faktiki 3D modelləri real iş masası üzərində proyeksiya edilir. Bu halda realizm illüziyası, şagirdin yerinə yetirdiyi virtual iş xeyli artır.
Yüksək səviyyəli interaktivlik və ən real interfeys ilə səciyyələnən yeni nəsil təlim modellərinin yaradılması zərurəti onların tərtibi və işlənməsinin metodoloji aspektlərinin müzakirəsinin vacibliyini müəyyən edir. Bu müzakirə bu modellərin məqsədi əsasında qurulmalıdır təhsil prosesi, yəni: 1) tələbələr tərəfindən virtual mühitdə öyrənilən fiziki obyektlər və proseslər haqqında zəruri tədris məlumatlarının əldə edilməsi; 2) eksperimental tədqiqat metodologiyasının elementlərini (onun mərhələləri, hərəkətləri və fərdi əməliyyatları) mənimsəmək, metodoloji bilikləri möhkəmləndirmək və bacarıqları inkişaf etdirmək, onların ümumiləşdirilməsinin zəruri səviyyəsini formalaşdırmaq; 3) təbii mühitin tammiqyaslı obyektlərindən virtual mühitin model obyektlərinə (və əksinə) keçiddə əldə edilmiş bilik və bacarıqların adekvat ötürülməsini təmin etmək; 4) tələbələrin elmi biliklərdə kompüter modelləşdirməsinin rolu və onlarla işləməkdə ümumiləşdirilmiş bacarıqlar haqqında təsəvvürlərinin formalaşmasına kömək etmək. kompüter modelləri.
Virtual təlim mühitində model fiziki eksperimentin həyata keçirilməsi tələbələrdə fənn və meta-fən biliklərinin, konkret və ümumiləşdirilmiş bacarıqların (həm fənn, həm də meta-mövzu ümumiləşdirmə səviyyələri) formalaşdırılması üçün müasir təhsil texnologiyaları nəzərə alınmaqla həyata keçirilməlidir. , universal təlim fəaliyyətləri, həmçinin İKT kompetensiyaları. Bu məqsədə çatmaq üçün fiziki eksperimentin modellərinin yaradılmasında iştirak edən müəllif-inkişafçı və ya bir qrup mütəxəssis müvafiq metodoloji biliyə malik olmalıdır. Bu bilik sahələrini göstəririk:
Məktəbin fizika sinifinin avadanlıqları;
Laboratoriya və nümayişi fiziki təcrübələrə dair tələblər;
Struktur və məzmun öyrənmə fəaliyyətləri fiziki eksperimentin aparılması ilə əlaqədar;
Şagirdlərdə eksperimental bacarıq və bacarıqların formalaşdırılması metodikası;
Eksperiment zamanı İKT vasitələrindən istifadə istiqamətləri və üsulları;
Fiziki eksperimentin interaktiv təhsil modellərinin işlənib hazırlanmasına dair tələblər;
Şagirdlərin kompüter modelləri ilə işləmək üzrə ümumiləşdirilmiş bacarıq və bacarıqlarının formalaşdırılması metodikası;
Kompüter modelləri əsasında virtual mühitdə məktəblilərin tədris eksperimental işlərinin təşkili.
İnkişafın birinci mərhələsində modelləşdirmə obyektinin layihəqabağı tədqiqatını həyata keçirmək lazımdır: eksperimentdə öyrənilən təbiət hadisələrinin fiziki əsaslarını öyrənmək; oxşar tammiqyaslı eksperimentin (təhsil, elmi) təşkilinin məzmununu və metodologiyasını nəzərdən keçirmək; onun həyata keçirilməsi üçün avadanlıqların, alətlərin və materialların tərkibini və xüsusiyyətlərini aydınlaşdırmaq; digər müəlliflər (əgər varsa) tərəfindən yaradılmış dizayn edilmiş fiziki təcrübənin modellərini-analoqlarını təhlil edin, onların üstünlüklərini və çatışmazlıqlarını, habelə təkmilləşdirilməsi üçün mümkün sahələri müəyyənləşdirin. Yaradılan model əsasında şagirdlərdə formalaşdırılması məqsədəuyğun olan eksperimental bacarıqların tərkibini nəhayət müəyyən etmək vacibdir.
Sonra, bütün statik və interaktiv elementləri, habelə onların funksionallığını özündə cəmləşdirən modelin işçi pəncərəsinin interfeysi üçün layihə hazırlanır. İnterfeys dizaynı pedaqoji elmdə ümumiləşdirilmiş planlarla təmsil olunan fiziki biliklərin və təhsil fəaliyyətinin metodoloji modellərinə əsaslanır: fiziki hadisə (obyekt, proses), eksperimental tədqiqat və onun ayrı-ayrı mərhələlərinin həyata keçirilməsi, təlim təlimatlarının hazırlanması, kompüter modeli ilə işləmək.
Əslində, təhsil eksperimentinin modelinin inkişafı hər bir fərdi hal üçün seçilmiş məlumatların, mühitlərin və proqramlaşdırma dillərinin təmsil edilməsi və emalı texnologiyaları əsasında həyata keçirilir.
İşin sonunda model sınaqdan keçirilir və təkmilləşdirilir. Real tədris prosesində virtual modelin aprobasiya mərhələsi onun didaktik effektivliyini yoxlamaq üçün vacibdir.
Ən real interfeys texnologiyasından istifadə edərək fiziki eksperimentlərin interaktiv tədris modellərini tərtib etmək üçün ən ümumi prinsipləri formalaşdıraq.
1. Eksperimental qurğunun real vizuallaşdırılması (tədqiq olunan obyekt, texniki cihazlar, cihazlar və alətlər). Bir model eksperimentinin aparılması üçün tam miqyaslı quraşdırmanın vizual analoqu virtual laboratoriya masasında yerləşdirilir. Bir sıra xüsusi hallarda təcrübənin sahə şəraitinin real modeli yaradıla bilər. İstənilən vizuallaşdırmada təfərrüat səviyyəsi əsaslandırılmalıdır. Bu vəziyyətdə əsas meyarlar quraşdırmanın adekvat qavranılması üçün vacib olan xarici görünüşünün elementləri və funksionallığın əsas elementləridir. Real təsvir əldə etmək üçün eksperimental qurğunun və onun ayrı-ayrı hissələrinin fotoşəkillərini, eksperimentdə tədqiq olunan obyektlərin fotoşəkillərini, habelə təcrübə üçün lazım olan alət və materialları çəkmək məqsədəuyğundur. Çəkiliş xüsusiyyətləri virtual mühitdə obyektlərin modelləşdirilməsi üçün seçilmiş texnologiya ilə müəyyən edilir (2D və ya 3D modelləşdirmə). Bəzi hallarda cihazın daxili strukturunu vizuallaşdırmaq lazım ola bilər. Şəkillər model interfeysinə daxil edilməzdən əvvəl adətən tələb olunur əlavə emal müxtəlif redaktorlardan istifadə etməklə.
2. Təcrübədə tədqiq olunan quraşdırma funksionallığının və fiziki hadisənin real modelləşdirilməsi. Bu tələbin yerinə yetirilməsi tammiqyaslı eksperimentin gedişatının hərtərəfli təhlili, eksperimental qurğunun hər bir elementinin funksionallığının öyrənilməsi və onun üzərində təkrarlanan fiziki hadisənin baş vermə prosesinin təhlili ilə bağlıdır. edir zəruri inkişaf eksperimental qurğunun funksional komponentlərinin fiziki və riyazi modelləri, həmçinin eksperimentdə öyrənilən obyekt və proseslər.
3. Təcrübə qurğusunun elementləri və öyrənilən fiziki obyektlərlə şagirdin hərəkətlərinin kvazirealizmi. Fiziki eksperimentin modeli tələbələrə virtual avadanlıqla real manipulyasiya rejimində fiziki hadisələri tədqiq etməyə və onların kursunda nümunələri müəyyən etməyə imkan verməlidir. Əncirdə. Şəkil 1 belə bir modelin nümunəsini göstərir (“”, 7-ci sinif).
düyü. 1. İnteraktiv model "Qolda qüvvələrin tarazlığı" (tələbə E.S. Timofeyevin layihəsi, PSGPU, Perm, 2016-cı il məzunu)
Bu modelin iş sahəsində asqıları və balanslaşdırıcı qozları olan nümayiş qolu, həmçinin hər biri 100 q olan altı çəki dəsti var. və düşür", edə bilər: 1) ucları boyunca sürüşdürmə hərəkətləri ilə (yuxarı, aşağı); 2) yükləri ardıcıl olaraq asılqanlardan asmaq; 3) asqıları yüklə hərəkət etdirin ki, qolu tarazlaşsın; 4) malları rıçaqdan çıxarın və onları konteynerə qaytarın. Təcrübə zamanı şagird lövhədə təqdim olunan “Qıraçda qüvvələr balansı” cədvəlini doldurur (şək. 1-ə baxın). Qeyd edək ki, model balans pozulduqda qolun real davranışını təkrarlayır. Hər bir belə vəziyyətdə qolu artan sürətlə hərəkət edir.
Əncirdə. Şəkil 2 başqa bir təlim modelini göstərir (“Cismlərin elektrikləşdirilməsi”, 8-ci sinif). Bu modellə işləyərkən drag&drop texnologiyasına əsaslanan tələbə eyni şeyi edə bilər
tam miqyaslı quraşdırmada olduğu kimi eksperimental hərəkətlər. Modelin iş sahəsində siz elektrikləşdirilmiş çubuqlardan hər hansı birini (ebonit, şüşə, üzvi şüşə və ya sızdırmazlıq mumu, latun) seçə, onu stolun üstündə uzanan materiallardan (xəz, rezin, kağız və ya) birinə sürtməklə onu elektrikləşdirə bilərsiniz. ipək). Sürtünmə müddətinə görə çubuğun elektrikləşmə dərəcəsi fərqli ola bilər. Çubuq elektrometrin keçiricisinə gətirildikdə onun oxu sapır (təsirlə elektrikləşmə). İğnənin sapma miqdarı çubuğun elektrikləşmə dərəcəsindən və elektrometrə qədər olan məsafədən asılıdır.
düyü. 2. "Cismlərin elektrikləşdirilməsi" modeli. Model sınaq üçün quraşdırma:
a) nümayişin “makro səviyyəsi”; b) nümayişin “mikrosəviyyəsi” (tələbə A.A. Vasilçenkonun layihəsi, PSGPU, Perm, 2013-cü ildə bitirmişdir)
Bir çubuğa toxunaraq elektrometri doldurmaq mümkündür. Sonradan eyni elektrikləşdirilmiş çubuq ondan yüklənmiş elektrometrə gətirildikdə oxun sapması artır. Bu elektrometrə fərqli işarəli yüklü çubuq gətirildikdə iynənin sapması azalır.
Bu modeldən istifadə edərək, “virtual əl”ə toxunaraq elektrikölçəni necə doldurmağı nümayiş etdirmək olar. Bunun üçün dirijorun yanında elektrikləşdirilmiş bir çubuq qoyulur, o, elektrometrin keçiricisinin "əlinə" toxunduqdan sonra çıxarılır. Təsir yolu ilə elektrikləşmədən istifadə edərək, bu elektrometrin yükünün işarəsini sonradan müəyyən etmək mümkündür.
Cisimlərin elektrikləşdirilməsinə dair nümayiş eksperimentinin interaktiv modeli (təsirlə, toxunma ilə) virtual avadanlıqla real manipulyasiya rejimində elektrikləşdirilmiş cisimlərin qarşılıqlı təsirini tədqiq etməyə və iki növ yükün mövcudluğu haqqında nəticə çıxarmağa imkan verir. (yəni "şüşə" və "qatran" elektrik haqqında və ya poladın daha sonra müsbət və mənfi elektrik yükləri haqqında danışması haqqında).
4. Hadisənin mexanizminin vizuallaşdırılması. Bu prinsipin həyata keçirilməsi tələbələrə tədqiq olunan hadisənin nəzəriyyəsinin əsaslarını izah etmək zərurəti yarandıqda həyata keçirilir. Bir qayda olaraq, bunlar virtual idealizasiyalardır. Modelə istinadda belə ideallaşdırmanın şərtlərini şərh etmək vacibdir. Xüsusilə, cisimlərin elektrikləşdirilməsi üçün yuxarıda göstərilən modeldə
nümayişin “mikrosəviyyəsi”nin işə salınması həyata keçirilmişdir (şək. 2b). Başlanğıcda verilmiş səviyyəşarj işarəsi göstərilir fərdi elementlər elektrometr və bu yükün şərti dəyəri (elektrometrin elementlərinin hər birində "+" və "-" işarələrinin çox və ya az olması səbəbindən). "Mikrosəviyyə" rejimində iş, maddənin quruluşu haqqında təsəvvürlərə əsaslanaraq, cisimlərin elektrikləşməsinin müşahidə olunan təsirlərini izah etməyə kömək etmək məqsədi daşıyır.
5. Modelin interaktivliyinin yüksək səviyyədə təmin edilməsi. Təlim modellərinin mümkün interaktivlik səviyyələri işdə təsvir edilmişdir. Ən real interfeysə malik fiziki eksperimentin modellərini hazırlayarkən, kursantlar üçün kifayət qədər sərbəstlik təmin edən yüksək səviyyəli interaktivliyə (üçüncü, dördüncü) diqqət yetirmək məqsədəuyğundur. Model həm sadə ssenari həllərinə (təlimatlara uyğun işləməyə), həm də tələbələrin eksperimentin məqsədi və gedişatını müstəqil planlaşdırmasına imkan verməlidir. Fəaliyyətin müstəqilliyi təklif olunan diapazonda obyektlərin və tədqiqat şərtlərinin ixtiyari seçimi, eləcə də model elementləri ilə müxtəlif hərəkətlərlə təmin edilir. Bu diapazonlar nə qədər geniş olsa, həm tədqiqat prosesinin özü, həm də onun nəticəsi tələbələr üçün bir o qədər gözlənilməz olur.
6. Tədris fəaliyyətinin modellərinin həyata keçirilməsi. Müşahidə və eksperimental tədqiqat fəaliyyətinin strukturu metodologiya elmində ümumiləşdirilmiş planlarla təmsil olunur. Fiziki təcrübənin real modelinin interfeysinin bütün elementləri və onların funksionallığı bu planlar nəzərə alınmaqla hazırlanmalıdır. Bunlar fiziki eksperimentin həyata keçirilməsi üçün ümumiləşdirilmiş planlar və onun tərkibindəki fərdi hərəkətlərdir (avadanlığın seçilməsi, təcrübənin planlaşdırılması, ölçmə, müxtəlif növ cədvəllərin dizaynı, funksional asılılıq qrafiklərinin qurulması və təhlili, nəticənin tərtib edilməsi), kimi habelə fiziki hadisələrin və texniki obyektlərin öyrənilməsi üçün ümumiləşdirilmiş planlar. Modelin hazırlanmasına bu cür yanaşma tələbələrə virtual eksperimental qurğu ilə tam və metodoloji cəhətdən bacarıqlı işləməyə imkan verəcək. Bu vəziyyətdə modellə işləmək şagirdlərdə fiziki təcrübələrin aparılmasında ümumiləşdirilmiş bacarıqların formalaşmasına kömək edəcəkdir.
Ən real interfeys texnologiyasında hazırlanmış interaktiv modellər, bir qayda olaraq, tələbələrin tam hüquqlu laboratoriya işləri aparması üçün nəzərdə tutulub. Modelin kvazireal xarakteri və funksionallığının eksperimental tədqiqatın məzmunu və strukturuna uyğunluğu nəticədə tələbələrin virtual mühitdə əldə etdikləri bilik və bacarıqların real laboratoriya mühitinə kifayət qədər asan ötürülməsini təmin edir. . Bu, vizual və funksional olaraq reallığa yaxın bir mühitdə virtual eksperiment zamanı məktəblilərin adi hərəkətlərini yerinə yetirmələri ilə təmin edilir: onlar tədris avadanlıqları ilə tanış olurlar, bəzi hallarda onu seçirlər və eksperimental qurğuları (tam və ya qismən), təcrübə aparın (tədqiq olunan obyektə lazımi "təsir" verin, alətlərdən oxunuşlar götürün, məlumat cədvəllərini doldurun və hesablamalar aparın) və eksperimentin sonunda nəticələr çıxarın. Təcrübə göstərdi ki, tələbələr sonradan məktəb laboratoriyasında eyni cihazlarla oxşar işləri olduqca uğurla yerinə yetirirlər.
7. Şagirdlərin kompüter modeli ilə işinin ümumiləşdirilmiş planı nəzərə alınmaqla modelin tərtibi və işlənməsi. Əsərlərdə kompüter modeli ilə işləmək üçün ümumiləşdirilmiş plan təqdim olunur. Bir tərəfdən, belə bir plan hər hansı bir istifadəçinin əsas hərəkətlərini müəyyənləşdirir
model öz tədqiqində, digər tərəfdən, orada təqdim olunan iş mərhələlərinin məzmunu model tərtibatçısına onun interaktivliyinin yüksək səviyyəsini və tələb olunan didaktik səmərəliliyi təmin etmək üçün hansı interfeys elementlərinin yaradılması lazım olduğunu göstərir.
Bu prinsip əsasında hazırlanmış interaktiv modellərlə tədris işi şagirdlərdə müvafiq ümumiləşdirilmiş bacarıqların formalaşmasını təmin edir, onlara idrak metodu kimi modelləşdirmənin izahedici və proqnozlaşdırıcı gücünü tam qiymətləndirməyə imkan verir.
Qeyd edək ki, bu ümumiləşdirilmiş planı virtual laboratoriya işi üçün təlimatlar hazırlayarkən tətbiq etmək məqsədəuyğundur. Belə bir plan əsasında təlim təlimatının hazırlanması qaydası işdə verilmişdir.
8. Kompüter modelləri ilə tələbələrin müstəqil işinin təşkili üçün tədris materiallarının formalaşdırılmasının modul prinsipi. Nisbətən tamamlanmış təlim dövrünü müəyyən edən fiziki eksperimentin interaktiv modelinin təlim moduluna daxil edilməsi məqsədəuyğundur (şək. 3) (təqdimat). tədris materialı qısa nəzəri və tarixi məlumat şəklində (şək. 4); model əsasında tələbələrin bilik və bacarıqlarının inkişaf etdirilməsi, çətinliklər yarandıqda, fəaliyyət nümunələrinin və ya iş zamanı buraxılmış səhvlərin əlamətlərinin təqdim edilməsi (şək. 1); interaktiv testdən istifadə edərək tədris materialının mənimsənilməsinin nəticələrinə özünə nəzarət (şək. 5).
Təhsil və Elm Nazirliyi Rusiya Federasiyası Perm Dövlət Humanitar və Pedaqoji Universiteti Multimedia Didaktikası Departamenti və informasiya texnologiyaları Fizika fakültəsi
Qol qolu. Qolun üzərindəki qüvvələr balansı
MH qrupunun tələbəsi
Timofeev Yevgeni Sergeyeviç
Nəzarətçi
Dr. Led Neuk, Prof
Ospennikova Elena Vasilievna
düyü. 3. İnteraktiv tədris modulu "Qolda güc balansı": başlıq və məzmun (tələbə E.S. Timofeyevin layihəsi, PSGPU, Perm)
Qol qolu. Qolun üzərindəki qüvvələr balansı
Qolu, sabit bir dayağın ətrafında dönə bilən sərt bir gövdədir.
Şəkil 1-də fırlanma oxu O (dəstək nöqtəsi) A və B qüvvələrinin tətbiqi nöqtələri arasında yerləşən qolu göstərir. Şəkil 2-də bu qolun diaqramı göstərilir. P1 və qolda hərəkət edən qüvvələr bir istiqamətə yönəldilir.
Qol qolu. Qolun üzərindəki qüvvələr balansı
¡Rıçaq ona təsir edən qüvvələr tərsinə çevrildikdə tarazlıq vəziyyətindədir; bu qüvvələrin silahları ilə mütənasibdir.
Bu düstur şəklində yazıla bilər:
I ^ burada p1 və Pr qüvvələrdir,
Kolda hərəkət edərək, "2 b və \r - bu qüvvələrin çiyinləri.
Lever balans qaydası qədim yunan alimi, fizik, riyaziyyatçı və ixtiraçı Arximed tərəfindən yaradılmışdır.
düyü. 4. İnteraktiv təlim modulu "Rıçaqda qüvvələr balansı": nəzəri məlumat(tələbə E.S. Timofeyevin layihəsi, PSGPU, Perm)
Göstərilən alətlərdən hansı qolu istifadə etmir?
1) bir şəxs # yükü hərəkət etdirir
3) bolt və qoz
2) avtomobil pedalı
4) qayçı
düyü. 5. "Qolda güc balansı" interaktiv tədris modulu: özünü idarə etmək üçün test (tələbə E.S. Timofeyevin layihəsi, PSGPU, Perm)
İnteraktiv model modulun əsas hissəsidir, onun digər hissələri müşayiətedici xarakter daşıyır.
Virtual eksperimentin həyata keçirilməsi zamanı tələbələrin işinin nəticələrinə nəzarət edilir. "Təcrübəçinin" səhv hərəkətləri tədqiq olunan fiziki obyektin və ya laboratoriya qurğusunun real "reaksiyasına" səbəb olmalıdır. Bəzi hallarda, bu reaksiya pop-up ilə əvəz edilə bilər mətn mesajı eləcə də audio və ya video siqnalları. Tələbələrin diqqətini hesablamalarda və eksperimental məlumatların cədvəllərini doldurarkən yol verilən səhvlərə cəlb etmək məqsədəuyğundur. Törədilən səhv hərəkətləri saymaq və onun nəticələrinə əsasən işin sonunda şagirdin şərhini təqdim etmək mümkündür.
Modul çərçivəsində istifadəçinin onun müxtəlif komponentlərinə sürətli keçidini təmin edən rahat naviqasiya təşkil edilməlidir.
Fiziki eksperimentin interaktiv tədris modellərinin layihələndirilməsi üçün yuxarıda göstərilən prinsiplər əsasdır. Ola bilsin ki, virtual mühit obyektlərinin yaradılması texnologiyaları və bu obyektlərin idarə edilməsi üsulları inkişaf etdikcə bu prinsiplərin tərkibi və məzmunu dəqiqləşdirilə bilər.
Yuxarıda formalaşdırılmış prinsiplərə riayət etmək yüksək didaktik effektivliyə malik interaktiv təhsil modellərinin yaradılmasını təmin edir. Ən real interfeys texnologiyasında həyata keçirilən fiziki eksperimentin modelləri əslində simulyator funksiyasını yerinə yetirir. Bu cür simulyasiyaların yaradılması çox vaxt aparır, lakin bu xərclər kifayət qədər haqlıdır, çünki nəticədə tələbələrə xüsusi maddi, texniki, təşkilati və metodiki dəstək tələb etməyən geniş əlavə eksperimental təcrübə sahəsi verilir. Eksperimental quruluşun real vizuallaşdırılması və funksionallığı, onun elementləri ilə tələbələrin kvazireal hərəkətləri empirik tədqiqatın real təcrübəsi haqqında adekvat fikirlərin formalaşmasına kömək edir. Bu cür modelləri tərtib edərkən, tələbələrin təhsil işini idarə etmək texnologiyaları müəyyən dərəcədə həyata keçirilir (təhsil məlumatlarının təqdim edilməsinə və təhsil fəaliyyətinin təşkilinə sistemli yanaşma, səhv hərəkətlər və ya təqdimatlar barədə bildiriş səviyyəsində müstəqil işə dəstək (əgər zəruri) tədris təlimatlarının, sistematik özünə nəzarət üçün şəraitin yaradılması və tədris materialının mənimsənilməsi səviyyəsinə yekun nəzarətin mövcudluğu).
Qeyd etmək lazımdır ki, fiziki eksperimentin interaktiv modelləri onun tam miqyaslı versiyasını əvəz etmək üçün nəzərdə tutulmur. Bu sadəcə bir daha didaktik vasitə təbiət hadisələrinin eksperimental tədqiqində tələbələrin təcrübəsinin formalaşdırılması üçün vasitə və texnologiyalar sistemini tamamlamaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Biblioqrafiya
1. Antonova BƏLİ. Orta məktəb üçün fizikada interaktiv tədris modellərinin hazırlanması üzrə tələbələrin layihə fəaliyyətinin təşkili // Universitetdə və məktəbdə təbiət elmləri, riyaziyyat və informatika fənlərinin tədrisi: koll. materiallar X intl. elmi -məşq edin. konf. (31 oktyabr - 1 noyabr 2017-ci il). - Tomsk: TSPU: 2017. - s. 77 - 82.
2. Antonova D.A., Ospennikova E.V. Məhsuldar təlim texnologiyasından istifadə kontekstində pedaqoji universitet tələbələrinin müstəqil işinin təşkili // Rusiyada pedaqoji təhsil. -2016. - No 10. - S. 43 - 52.
3. Bayandin D.V. Virtual təhsil mühiti: tərkibi və funksiyaları // Rusiyada ali təhsil. - 2011. - No 7. - s. 113 - 118.
4. Bayandin D.V., Muxin O.İ. STRATUM - 2000 sistemi əsasında fizikadan model seminarı və interaktiv problem kitabı // Kompüter öyrənmə proqramları və yenilik. - 2002. - No 3. - S. 28 - 37.
5. Ospennikov N.A., Ospennikova E.V. Kompüter modellərinin növləri və fizikanın tədrisində istifadə istiqamətləri // Tomsk Dövlət Pedaqoji Universitetinin bülleteni. -2010. - No 4. - S. 118 - 124.
6. Ospennikov N.A., Ospennikova E.V. Şagirdlərdə modellərlə işləməyə ümumiləşdirilmiş yanaşmaların formalaşması // Cənub Federal Universitetinin İzvestiya. Pedaqoji Elmlər. -2009. - № 12- səh. 206 - 214.
7. Ospennikova E.V. Orta məktəbdə fizikanın tədrisində İKT-dən istifadə: Alət dəsti. - M.: Binom. Bilik Laboratoriyası. - 2011. - 655 s.
8. Ospennikova E.V. Virtual laboratoriya eksperimentinin metodoloji funksiyası // İnformatika və təhsil. - 2002. - No 11. - S. 83.
9. Ospennikova E.V., Ospennikov A.A. Ən real interfeys texnologiyasından istifadə edərək fizikada kompüter modellərinin işlənməsi //Sistemdə fizika müasir təhsil(FSSO - 2017): XIV Təcrübəçinin Materialları. konf. - Rostov n / a: DSTU, 2017. - s. 434 - 437.
10. Skvortsov A.I., Fishman A.I., Gendenshtein L.E. Orta məktəb üçün fizika üzrə multimedia dərsliyi // Müasir təhsil sistemində fizika (FSSO - 15): XIII Təcrübəçinin materialları. konf. - Sankt-Peterburq: Sankt-Peterburq nəşriyyatı. GU, 2015. - S. 159 - 160.
Kompüter təcrübəsi Kompüter təcrübəsi Yeni dizayn işlərinə həyat vermək, istehsala yeni texniki həllər təqdim etmək və ya yeni ideyaları sınaqdan keçirmək üçün təcrübə lazımdır. Yaxın keçmişdə belə bir təcrübə ya laboratoriya şəraitində onun üçün xüsusi yaradılmış qurğularda, ya da təbiətdə, yəni. məhsulun real nümunəsi üzərində, onu hər cür sınaqdan keçirərək. Bu, çoxlu pul və vaxt tələb edir. Modellərin kompüter araşdırması köməyə gəldi. Kompüter eksperimenti aparılarkən tikinti modellərinin düzgünlüyü yoxlanılır. Modelin davranışı obyektin müxtəlif parametrləri üçün öyrənilir. Hər bir təcrübə nəticələrin başa düşülməsi ilə müşayiət olunur. Əgər kompüter təcrübəsinin nəticələri həll olunan məsələnin mənası ilə ziddiyyət təşkil edirsə, o zaman xətanı səhv seçilmiş modeldə və ya onun həlli alqoritmi və metodunda axtarmaq lazımdır. Səhvləri müəyyən edib aradan qaldırdıqdan sonra kompüter təcrübəsi təkrarlanır. Yeni dizayn inkişaflarına həyat vermək, istehsala yeni texniki həllər təqdim etmək və ya yeni ideyaları sınaqdan keçirmək üçün təcrübə lazımdır. Yaxın keçmişdə belə bir təcrübə ya laboratoriya şəraitində onun üçün xüsusi yaradılmış qurğularda, ya da təbiətdə, yəni. məhsulun real nümunəsi üzərində, onu hər cür sınaqdan keçirərək. Bu, çoxlu pul və vaxt tələb edir. Modellərin kompüter araşdırması köməyə gəldi. Kompüter eksperimenti aparılarkən tikinti modellərinin düzgünlüyü yoxlanılır. Modelin davranışı obyektin müxtəlif parametrləri üçün öyrənilir. Hər bir təcrübə nəticələrin başa düşülməsi ilə müşayiət olunur. Əgər kompüter təcrübəsinin nəticələri həll olunan məsələnin mənası ilə ziddiyyət təşkil edirsə, o zaman xətanı səhv seçilmiş modeldə və ya onun həlli alqoritmi və metodunda axtarmaq lazımdır. Səhvləri müəyyən edib aradan qaldırdıqdan sonra kompüter təcrübəsi təkrarlanır.
Riyazi model dedikdə obyektin və ya prosesin əsas xassələrini əks etdirən düsturların, bərabərsizliklərin tənliklərinin və s.-nin riyazi korrelyasiya sistemi başa düşülür. Riyazi model dedikdə obyektin və ya prosesin əsas xassələrini əks etdirən düsturların, bərabərsizliklərin tənliklərinin və s.-nin riyazi korrelyasiya sistemi başa düşülür.
Fərqli fənn sahələrindən problemlərin modelləşdirilməsi Müxtəlif fənlərdən məsələlərin modelləşdirilməsi İqtisadiyyat İqtisadiyyat İqtisadiyyat Astronomiya Astronomiya Astronomiya Fizika Fizika Fizika Ekologiya Ekologiya Ekologiya Biologiya Biologiya Biologiya Coğrafiya Coğrafiya Coğrafiya
Müqavilə qiymətləri ilə məhsul satan maşınqayırma zavodu istehsala müəyyən pul xərcləməklə müəyyən gəlir əldə edirdi. Xalis mənfəətin qoyulmuş vəsaitə nisbətini müəyyənləşdirin. Müqavilə qiymətləri ilə məhsul satan maşınqayırma zavodu istehsala müəyyən pul xərcləməklə müəyyən gəlir əldə edirdi. Xalis mənfəətin qoyulmuş vəsaitə nisbətini müəyyənləşdirin. Problemin ifadəsi Problemin ifadəsi Modelləşdirmənin məqsədi ən böyük xalis mənfəət əldə etmək üçün məhsulların istehsalı və satışı prosesini araşdırmaqdır. İqtisadi düsturlardan istifadə edərək xalis mənfəətin qoyulmuş vəsaitə nisbətini tapın. Modelləşdirmənin məqsədi ən böyük xalis mənfəət əldə etmək üçün məhsulların istehsalı və satışı prosesini araşdırmaqdır. İqtisadi düsturlardan istifadə edərək xalis mənfəətin qoyulmuş vəsaitə nisbətini tapın.
Simulyasiya obyektinin əsas parametrləri bunlardır: gəlir, maya dəyəri, mənfəət, gəlirlilik, mənfəət vergisi. Simulyasiya obyektinin əsas parametrləri bunlardır: gəlir, maya dəyəri, mənfəət, gəlirlilik, mənfəət vergisi. İlkin məlumatlar: İlkin məlumatlar: gəlir B; gəlir B; məsrəflər (xərclər) S. məsrəflər (xərclər) S. Əsas iqtisadi asılılıqlardan istifadə etməklə digər parametrləri tapacağıq. Mənfəətin dəyəri gəlir və məsrəf arasındakı fərq kimi müəyyən edilir P=B-S. Əsas iqtisadi asılılıqlardan istifadə edərək digər parametrləri tapacağıq. Mənfəətin dəyəri gəlir və məsrəf arasındakı fərq kimi müəyyən edilir P=B-S. Mənfəətlilik r düsturla hesablanır:. Mənfəətlilik r düsturla hesablanır:. 50% rentabelliyin marjinal səviyyəsinə uyğun gələn mənfəət istehsal dəyərinin 50% -ni təşkil edir S, yəni. S*50/100=S/2, buna görə də mənfəət vergisi N aşağıdakı kimi müəyyən edilir: S*50/100=S/2, buna görə də mənfəət vergisi N aşağıdakı kimi müəyyən edilir: əgər r
Nəticələrin təhlili Nəticələrin təhlili Alınan model rentabellikdən asılı olaraq mənfəət vergisini müəyyən etməyə, avtomatik olaraq xalis mənfəətin məbləğini yenidən hesablamağa və xalis mənfəətin qoyulmuş vəsaitə nisbətini tapmağa imkan verir. Əldə edilən model rentabellikdən asılı olaraq mənfəət vergisini müəyyən etməyə, xalis mənfəətin məbləğini avtomatik olaraq yenidən hesablamağa və xalis mənfəətin qoyulmuş vəsaitə nisbətini tapmağa imkan verir. Aparılmış kompüter təcrübəsi göstərir ki, xalis mənfəətin qoyulmuş vəsaitə nisbəti gəlirin artması ilə artır, istehsalın maya dəyərinin artması ilə isə azalır. Aparılmış kompüter təcrübəsi göstərir ki, xalis mənfəətin qoyulmuş vəsaitə nisbəti gəlirin artması ilə artır, istehsalın maya dəyərinin artması ilə isə azalır.
Tapşırıq. Tapşırıq. Planetlərin orbitdəki sürətini təyin edin. Bunun üçün günəş sisteminin kompüter modelini hazırlayın. Problemin ifadəsi Simulyasiyanın məqsədi planetlərin orbitdəki sürətini müəyyən etməkdir. Modelləşdirmə obyekti Elementləri planetlər olan günəş sistemi. Planetlərin daxili quruluşu nəzərə alınmır. Planetləri aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik elementlər kimi nəzərdən keçirəcəyik: ad; R Günəşdən məsafədir (astronomik vahidlərlə; astronomik vahidlər Yerdən Günəşə olan orta məsafədir); t - Günəş ətrafında fırlanma dövrü (illərlə); Planetlərin Günəş ətrafında sabit sürətlə hərəkət etdiyini fərz etsək, V orbit üzrə hərəkət sürətidir (astro vahid/il).
Nəticələrin təhlili Nəticələrin təhlili 1. Hesablama nəticələrini təhlil edin. Günəşə daha yaxın olan planetlərin orbital sürətinin daha böyük olduğunu iddia etmək olarmı? 1. Hesablama nəticələrini təhlil edin. Günəşə daha yaxın olan planetlərin orbital sürətinin daha böyük olduğunu iddia etmək olarmı? 2. Günəş sisteminin təqdim olunan modeli statikdir. Bu modeli qurarkən planetlərin orbital hərəkəti zamanı Günəşə qədər olan məsafədəki dəyişiklikləri nəzərə almadıq. Hansı planetin daha uzaq olduğunu və məsafələr arasında təxmini əlaqənin nə olduğunu bilmək üçün bu məlumat kifayət qədərdir. Əgər biz Yerlə Mars arasındakı məsafəni müəyyən etmək istəyiriksə, o zaman temporal dəyişiklikləri nəzərdən qaçıra bilmərik və burada dinamik modeldən istifadə etməli olacağıq. 2. Günəş sisteminin təqdim olunan modeli statikdir. Bu modeli qurarkən planetlərin orbital hərəkəti zamanı Günəşə qədər olan məsafədəki dəyişiklikləri nəzərə almadıq. Hansı planetin daha uzaq olduğunu və məsafələr arasında təxmini əlaqənin nə olduğunu bilmək üçün bu məlumat kifayət qədərdir. Əgər biz Yerlə Mars arasındakı məsafəni müəyyən etmək istəyiriksə, o zaman temporal dəyişiklikləri nəzərdən qaçıra bilmərik və burada dinamik modeldən istifadə etməli olacağıq.
Kompüter təcrübəsi İlkin məlumatları kompüter modelinə daxil edin. (Məsələn: =0,5; =12) Avtomobilin aşağı enəcəyi (verilmiş bucaq altında) belə sürtünmə əmsalını tapın. Avtomobilin dağda dayanacağı bucağı tapın (verilmiş sürtünmə əmsalı üçün). Sürtünmə qüvvəsinə məhəl qoyulmasa, nəticə nə olacaq. Nəticələrin təhlili Bu kompüter modeli fiziki yox, hesablama təcrübəsi aparmağa imkan verir. İlkin məlumatların dəyərlərini dəyişdirərək, sistemdə baş verən bütün dəyişiklikləri görə bilərsiniz. Maraqlıdır ki, qurulmuş modeldə nəticə nə avtomobilin kütləsindən, nə də sərbəst düşmə sürətindən asılı deyil.
Tapşırıq. Tapşırıq. Təsəvvür edin ki, Yer kürəsində yalnız bir şirin su mənbəyi olacaq - Baykal gölü. Baykal neçə il bütün dünya əhalisini su ilə təmin edəcək? Təsəvvür edin ki, Yer kürəsində yalnız bir şirin su mənbəyi olacaq - Baykal gölü. Baykal neçə il bütün dünya əhalisini su ilə təmin edəcək?
Modelin hazırlanması Modelin hazırlanması Riyazi modeli qurmaq üçün ilkin verilənləri müəyyən edək. Qeyd edin: Riyazi model qurmaq üçün ilkin məlumatları müəyyən edirik. İşarə edək: V - Baykal gölünün həcmi km3; V - Baykal gölünün həcmi km3; N - Yer kürəsinin əhalisi 6 milyard nəfər; N - Yer kürəsinin əhalisi 6 milyard nəfər; p - adambaşına gündə su sərfi (orta hesabla) 300 litr. p - adambaşına gündə su sərfi (orta hesabla) 300 litr. 1l-dən bəri. = 1 dm3 su, göl suyunun V-ni km3-dən dm3-ə çevirmək lazımdır. V (km3) \u003d V * 109 (m3) \u003d V * 1012 (dm3) 1l-dən bəri. = 1 dm3 su, göl suyunun V-ni km3-dən dm3-ə çevirmək lazımdır. V (km3) \u003d V * 109 (m3) \u003d V * 1012 (dm3) Nəticə, Yer kürəsinin əhalisinin g ilə işarələnmiş Baykal gölünün sularından istifadə etdiyi illərin sayıdır. Beləliklə, g=(V*)/(N*p*365) Nəticə Yer əhalisinin Baykal gölünün sularından istifadə etdiyi illərin sayıdır, g işarəsi veririk. Beləliklə, g=(V*)/(N*p*365) Cədvəl formulu göstərmə rejimində belə görünür: Cədvəl düsturun göstərilməsi rejimində belə görünür:
Tapşırıq. Tapşırıq. Peyvəndin istehsalı üçün zavodda bakteriya mədəniyyətinin yetişdirilməsi planlaşdırılır. Məlumdur ki, əgər bakteriyaların kütləsi x g olarsa, bir gün ərzində o, (a-bx)x g artacaq, burada a və b əmsalları bakteriyaların növündən asılıdır. Bitki peyvənd istehsalı ehtiyacları üçün gündəlik mq bakteriya toplayacaq. Planı tərtib etmək üçün 1, 2, 3, ..., 30 gündən sonra bakteriyaların kütləsinin necə dəyişdiyini bilmək vacibdir.Peyvənd istehsalı üçün zavodda bakteriya mədəniyyətinin yetişdirilməsi planlaşdırılır. . Məlumdur ki, əgər bakteriyaların kütləsi x g olarsa, bir gün ərzində o, (a-bx)x g artacaq, burada a və b əmsalları bakteriyaların növündən asılıdır. Bitki peyvənd istehsalı ehtiyacları üçün gündəlik mq bakteriya toplayacaq. Bir plan tərtib etmək üçün bakteriyaların kütləsinin 1, 2, 3, ..., 30 gündən sonra necə dəyişdiyini bilmək vacibdir.
Problemin qoyuluşu Problemin qoyuluşu Modelləşdirmənin obyekti zamandan asılı olaraq əhalinin dəyişməsi prosesidir. Bu prosesə bir çox amillər təsir edir: ətraf mühit, tibbi xidmətin vəziyyəti, ölkədəki iqtisadi vəziyyət, beynəlxalq vəziyyət və s. Alimlər demoqrafik məlumatları ümumiləşdirərək əhalinin zamandan asılılığını ifadə edən funksiyanı əldə etmişlər: Modelləşdirmənin obyekti əhalinin zamandan asılı olaraq dəyişmə prosesidir. Bu prosesə bir çox amillər təsir edir: ətraf mühit, tibbi xidmətin vəziyyəti, ölkədəki iqtisadi vəziyyət, beynəlxalq vəziyyət və s. Alimlər demoqrafik məlumatları ümumiləşdirərək əhalinin zamandan asılılığını ifadə edən funksiyanı əldə ediblər: f(t)=burada a və b əmsalları hər bir dövlət üçün fərqlidir, f(t)=burada a və b əmsalları fərqlidir. hər bir vəziyyət üçün e natural loqarifmin əsasıdır. e natural loqarifmin əsasıdır. Bu düstur yalnız təxminən reallığı əks etdirir. a və b əmsallarının dəyərlərini tapmaq üçün statistik kitabçadan istifadə edə bilərsiniz. İstinad kitabından f(t) (t zamanındakı əhali) qiymətlərini götürərək, təqribən a və b-ni seçmək olar ki, f(t)-nin düsturla hesablanmış nəzəri qiymətləri düsturdan çox da fərqlənməsin. arayış kitabındakı faktiki məlumatlar. Bu düstur yalnız təxminən reallığı əks etdirir. a və b əmsallarının dəyərlərini tapmaq üçün statistik kitabçadan istifadə edə bilərsiniz. İstinad kitabından f(t) (t zamanındakı əhali) qiymətlərini götürərək, təqribən a və b-ni seçmək olar ki, f(t)-nin düsturla hesablanmış nəzəri qiymətləri düsturdan çox da fərqlənməsin. arayış kitabındakı faktiki məlumatlar.
Tədris fəaliyyəti üçün bir vasitə kimi kompüterdən istifadə təbiət elmlərinin bir çox məsələlərinin öyrənilməsinə ənənəvi yanaşmaları yenidən nəzərdən keçirməyə, tələbələrin eksperimental fəaliyyətini gücləndirməyə, təlim prosesini həqiqi idrak prosesinə yaxınlaşdırmağa imkan verir. modelləşdirmə texnologiyası. Tədris fəaliyyəti üçün bir vasitə kimi kompüterdən istifadə təbiət elmlərinin bir çox məsələlərinin öyrənilməsinə ənənəvi yanaşmaları yenidən nəzərdən keçirməyə, tələbələrin eksperimental fəaliyyətini gücləndirməyə, təlim prosesini həqiqi idrak prosesinə yaxınlaşdırmağa imkan verir. modelləşdirmə texnologiyası. İnsan fəaliyyətinin müxtəlif sahələrinə aid məsələlərin kompüterdə həlli təkcə tələbələrin modelləşdirmə texnologiyası üzrə biliklərinə deyil, təbii ki, bu fənn sahəsinə dair biliklərə əsaslanır. Bu baxımdan təklif olunan modelləşdirmə dərslərinin şagirdlər ümumtəhsil fənni üzrə materialı öyrəndikdən sonra aparılması daha məqsədəuyğundur, informatika müəllimi müxtəlif təhsil sahələrinin müəllimləri ilə əməkdaşlıq etməlidir. İkili dərslərin aparılması təcrübəsi məlumdur, yəni. informatika müəlliminin fənn müəllimi ilə birgə apardığı dərslər. İnsan fəaliyyətinin müxtəlif sahələrinə aid məsələlərin kompüterdə həlli təkcə tələbələrin modelləşdirmə texnologiyası üzrə biliklərinə deyil, təbii ki, bu fənn sahəsinə dair biliklərə əsaslanır. Bu baxımdan təklif olunan modelləşdirmə dərslərinin şagirdlər ümumtəhsil fənni üzrə materialı öyrəndikdən sonra aparılması daha məqsədəuyğundur, informatika müəllimi müxtəlif təhsil sahələrinin müəllimləri ilə əməkdaşlıq etməlidir. İkili dərslərin aparılması təcrübəsi məlumdur, yəni. informatika müəlliminin fənn müəllimi ilə birgə apardığı dərslər.
EHM-də modellərin işlənməsi və tədqiqinin əsas mərhələləri
Müxtəlif obyektlərin və proseslərin informasiya modellərini öyrənmək üçün kompüterdən istifadə müəyyən parametrlərin qiymətindən asılı olaraq onların dəyişikliklərini öyrənməyə imkan verir. Modellərin işlənib hazırlanması prosesini və onların kompüterdə tədqiqini bir neçə əsas mərhələyə bölmək olar.
Obyekt və ya prosesin öyrənilməsinin birinci mərhələsində adətən təsviri informasiya modeli qurulur. Belə bir model tədqiqatın məqsədləri (simulyasiya məqsədləri) nöqteyi-nəzərindən obyektin xüsusiyyətlərini vurğulayır və qeyri-vacib xassələri nəzərə almaz.
İkinci mərhələdə rəsmiləşdirilmiş model yaradılır, yəni hansısa formal dildən istifadə etməklə təsviri informasiya modeli yazılır. Belə bir modeldə düsturların, tənliklərin, bərabərsizliklərin və s.-nin köməyi ilə obyektlərin xassələrinin ilkin və son qiymətləri arasında formal əlaqələr müəyyən edilir və bu xassələrin icazə verilən dəyərlərinə də məhdudiyyətlər qoyulur. .
Bununla belə, ilkin məlumatlar baxımından istənilən kəmiyyətləri açıq şəkildə ifadə edən düsturları tapmaq həmişə mümkün deyil. Belə hallarda təxmini riyazi üsullar, verilmiş dəqiqliklə nəticələr əldə etməyə imkan verir.
Üçüncü mərhələdə, bir rəsmiləşdirilmiş məlumat modeli onu kompüter modelinə çevirmək, yəni kompüter üçün başa düşülən dildə ifadə etmək. Kompüter modelləri əsasən proqramçılar tərəfindən hazırlanır və istifadəçilər kompüter təcrübələri keçirə bilərlər.
Hazırda kompüterin interaktiv vizual modellərindən geniş istifadə olunur. Belə modellərdə tədqiqatçı proseslərin ilkin şərtlərini və parametrlərini dəyişdirə və modelin davranışındakı dəyişiklikləri müşahidə edə bilər.
Nəzarət sualları
Hansı hallarda modelin qurulması və tədqiqinin ayrı-ayrı mərhələləri buraxıla bilər? Təlim prosesində modellərin yaradılmasına nümunələr göstərin.
İnteraktiv kompüter modellərinin tədqiqi
Sonra PHYSICON tərəfindən hazırlanmış bir sıra təhsil interaktiv modellərini nəzərdən keçirəcəyik təhsil kursları. PHYSICON təhsil modelləri CD-ROM-larda və internet layihələri şəklində təqdim olunur. İnteraktiv modellər kataloqu beş fənn üzrə 342 modeldən ibarətdir: fizika (106 model), astronomiya (57 model), riyaziyyat (67 model), kimya (61 model) və biologiya (51 model). İnternetdə http://www.college.ru saytında olan bəzi modellər interaktivdir, digərləri isə yalnız şəkillər və təsvirlərlə təqdim olunur. Bütün modelləri müvafiq olaraq tapa bilərsiniz təlim kursları CD-lərdə.
2.6.1. Fiziki modellərin tədqiqi
Fiziki sarkacın ideallaşdırılması olan riyazi sarkaç modeli nümunəsindən istifadə edərək modelin qurulması və tədqiqi prosesini nəzərdən keçirək.
Keyfiyyətli təsviri model. Aşağıdakı əsas fərziyyələri formalaşdıra bilərik:
asılmış gövdə, asıldığı ipin uzunluğundan çox kiçikdir;
ip nazik və uzanmazdır, kütləsi bədənin kütləsi ilə müqayisədə əhəmiyyətsizdir;
bədənin əyilmə bucağı kiçikdir (xeyli dərəcədə az 90 °);
viskoz sürtünmə yoxdur (sarkaç içəri salınır
formal model. Modeli rəsmiləşdirmək üçün fizika kursundan məlum olan düsturlardan istifadə edirik. Riyazi sarkacın rəqslərinin T dövrü aşağıdakılara bərabərdir:
burada I ipin uzunluğu, g sərbəst düşmə sürətidir.
İnteraktiv kompüter modeli. Model riyazi sarkacın sərbəst salınımlarını nümayiş etdirir. Sahələrdə ipin I uzunluğunu, sarkacın ilkin əyilmə bucağını φ0 və özlü sürtünmə əmsalını b dəyişə bilərsiniz.
açıq fizika
2.3. Pulsuz vibrasiya.
Model 2.3. Riyazi sarkaç
açıq fizika
1-ci hissə (CD-də DOR) IZG
Riyazi sarkacın interaktiv modeli Start düyməsini sıxmaqla işə salınır.
Animasiya bədənin hərəkətini göstərir və aktiv qüvvələr, bucaq koordinatının və ya sürətin zamandan asılılığının qrafikləri, potensial və kinetik enerjilərin diaqramları çəkilir (şək. 2.2).
Bunu burada görmək olar sərbəst vibrasiya, həmçinin özlü sürtünmənin mövcudluğunda sönümlü salınımlar üçün.
Nəzərə alın ki, riyazi sarkacın salınımları var. harmonik yalnız kifayət qədər kiçik amplitüdlərdə
%pI f2mfb ~ f
düyü. 2.2. Riyazi sarkacın interaktiv modeli
http://www.physics.ru
2.1. Praktik tapşırıq. İnteraktiv ilə kompüter təcrübəsini həyata keçirin fiziki model internetdə yerləşdirilib.
2.6.2. Astronomik modellərin öyrənilməsi
Günəş sisteminin heliosentrik modelini nəzərdən keçirək.
Keyfiyyətli təsviri model. Təbii dildə Kopernik dünyasının heliosentrik modeli aşağıdakı kimi tərtib edilmişdir:
Yer öz oxu və günəş ətrafında fırlanır;
bütün planetlər günəşin ətrafında fırlanır.
formal model. Nyuton ümumdünya cazibə qanununu və mexanika qanunlarını kəşf edərək onları düsturlar şəklində yazmaqla dünyanın heliosentrik sistemini rəsmiləşdirdi:
F = y. Wl_F = m a.(2.2)
İnteraktiv kompüter modeli (şək. 2.3). 3D dinamik model Günəş sistemində planetlərin fırlanmasını göstərir. Modelin mərkəzində günəş təsvir olunub, onun ətrafında günəş sisteminin planetləri var.
4.1.2. Günəş planetlərinin fırlanması
sistemləri. Model 4.1.Günəş sistemi (CD-də DOR) "Açıq Astronomiya"
Model planetlərin orbitlərinin və onların ekssentrikliklərinin həqiqi əlaqələrini qoruyur. Günəş hər bir planetin orbitinin mərkəzindədir. Qeyd edək ki, Neptun və Plutonun orbitləri kəsişir. Göstərin kiçik pəncərə bütün planetlərin eyni anda olduqca çətin olduğu üçün rejimləri Merkuri ... Mars və Yupiter ... L, Luton, eləcə də Bütün planetlər rejimi təmin edilir. Lazımi rejimin seçimi müvafiq keçid vasitəsilə həyata keçirilir.
Hərəkət edərkən, giriş pəncərəsində baxış bucağının dəyərini dəyişə bilərsiniz. Baxış bucağını 90° təyin etməklə orbitlərin həqiqi ekssentriklikləri haqqında təsəvvür əldə edə bilərsiniz.
Dəyişə bilər görünüş planetlərin adlarının, onların orbitlərinin və ya yuxarı sol küncdə göstərilən koordinat sisteminin ekranını söndürərək model. Start düyməsi modeli işə salır, Stop düyməsi onu dayandırır və Reset düyməsi onu orijinal vəziyyətinə qaytarır.
düyü. 2.3. Heliosentrik sistemin interaktiv modeli
D "Koordinat sistemi C Yupiter ... Pluton! ■ / Planetlərin adları C. Merkuri ... Mars | 55 baxış bucağı!" / Planetlərin orbitləri Bütün planetlər
Özünü yerinə yetirmək üçün tapşırıq
http://www.college.ru 1SCHG
Praktik tapşırıq. İnternetdə yerləşdirilən interaktiv astronomik modellə kompüter təcrübəsini həyata keçirin.
Cəbri modellərin öyrənilməsi
formal model. Cəbrdə formal modellər tənliklərdən istifadə etməklə yazılır, onların dəqiq həlli düsturdan istifadə edərək dəyişəni ifadə etməyə imkan verən cəbri ifadələrin ekvivalent çevrilmələrinin axtarışına əsaslanır.
Dəqiq həllər yalnız müəyyən növ (xətti, kvadrat, triqonometrik və s.) Bəzi tənliklər üçün mövcuddur, buna görə də əksər tənliklər üçün verilmiş dəqiqliklə (qrafik və ya ədədi) təxmini həll üsullarından istifadə etmək lazımdır.
Məsələn, sin (x) = 3 * x - 2 tənliyinin kökünü ekvivalent cəbri çevrilmələrlə tapmaq mümkün deyil. Lakin bu cür tənlikləri təqribən qrafik və ədədi üsullarla həll etmək olar.
Tənliklərin həllini təqribən təxmin etmək üçün qrafik qurma funksiyalarından istifadə etmək olar. fi(x) = f2(x) formalı tənliklər üçün, burada fi(x) və f2(x) bəzi davamlı funksiyalardır, bu tənliyin kökü (və ya kökləri) kəsişmə nöqtəsidir (və ya nöqtələri) funksiya qrafikləri.
Belə tənliklərin qrafik həlli interaktiv kompüter modellərinin qurulması ilə həyata keçirilə bilər.
Funksiyalar və qrafiklər. açıq riyaziyyat.
Model 2.17
Tənliklərin həlli (CD-də DER)
İnteraktiv kompüter modeli. Tənliyi yuxarıdakı giriş sahəsinə fi(x) = f2(x) şəklində daxil edin, məsələn, sin(x) = 3-x - 2.
Həll düyməsini basın. Bir az gözləyin. Tənliyin sağ və sol hissələrinin qrafiki çəkiləcək, kökləri yaşıl nöqtələrlə işarələnəcək.
Yeni tənlik daxil etmək üçün Sıfırla düyməsini basın. Daxil edərkən səhv etsəniz, aşağı pəncərədə müvafiq mesaj görünəcək.
düyü. 2.4. Tənliklərin qrafik həllinin interaktiv kompüter modeli
özünü yerinə yetirmək üçün
http://www.mathematics.ru Ш1Г
Praktik tapşırıq. İnternetdə yerləşdirilən interaktiv riyazi modellə kompüter təcrübəsini həyata keçirin.
Həndəsi modellərin öyrənilməsi (planimetriya)
formal model. Bucaqlarından biri (məsələn, B bucağı) düzdürsə (yəni 90 ° -ə bərabərdir) ABC üçbucağı düzbucaqlı adlanır. Üçbucağın düz bucağa qarşı olan tərəfi hipotenuza adlanır; digər iki tərəf ayaqdır.
Pifaqor teoremində deyilir ki, düzbucaqlı üçbucaqda ayaqların kvadratlarının cəmi hipotenuzanın kvadratına bərabərdir: AB2 + BC2 = AC.
İnteraktiv kompüter modeli (şək. 2.5). İnteraktiv model düzbucaqlı üçbucaqda əsas əlaqələri nümayiş etdirir.
Sağ üçbucaq. açıq riyaziyyat.
Model 5.1. Pifaqor teoremi
Planimetry V51G (CD-də TsOR)
Siçan ilə A nöqtəsini (şaquli istiqamətdə) və C nöqtəsini (üfüqi istiqamətdə) hərəkət etdirə bilərsiniz. Düzbucaqlı üçbucağın tərəflərinin uzunluqları, bucaqların dərəcə ölçüləri göstərilmişdir.
Film proyektorunun ikona düyməsindən istifadə edərək demo rejiminə keçməklə animasiyaya baxa bilərsiniz. Start düyməsi onu işə salır, Stop düyməsi onu dayandırır və Reset düyməsi animasiyanı ilkin vəziyyətinə qaytarır.
Əl işarəsi olan düymə modeli yenidən interaktiv rejimə keçir.
düyü. 2.5. Pifaqor teoreminin interaktiv riyazi modeli
Özünü yerinə yetirmək üçün tapşırıq
http://www.mathematics.ru |Y|G
Praktik tapşırıq. İnternetdə yerləşdirilən interaktiv planimetrik modellə kompüter təcrübəsini həyata keçirin.
Həndəsi modellərin öyrənilməsi (stereometriya)
formal model. Əsası paraleloqram olan prizmaya paralelepiped deyilir. İstənilən paralelepipedin əks üzləri bərabər və paraleldir. Bütün üzləri düzbucaqlıdırsa, paralelepiped düzbucaqlı adlanır. Kənarları bərabər olan düzbucaqlı paralelepiped kub adlanır.
Kuboidin bir təpəsindən çıxan üç kənara onun ölçüləri deyilir. Kvadrat
düzbucaqlı paralelepipedin diaqonalı onun ölçülərinin kvadratlarının cəminə bərabərdir:
2 2.12, 2 a = a + b + c
Düzbucaqlı paralelepipedin həcmi onun ölçülərinin hasilinə bərabərdir:
İnteraktiv kompüter modeli. Siçan ilə nöqtələri sürükləməklə qutunun ölçülərini dəyişə bilərsiniz. Paralelepipedin kənarlarının uzunluqları dəyişdikcə diaqonalın uzunluğunun, səthinin sahəsinin və həcminin necə dəyişdiyini müşahidə edin. Direct bayrağı ixtiyari qutunu düzbucaqlıya, Cube bayrağı isə kuba çevirir.
Paralelepiped.Açıq Riyaziyyat.
Model 6.2.Stereometriya)