Архив Галактики

Компьютер в обучении физике

Находки для начинающих Blogger(ов). / 31.03.2012

Как правило, в большинстве своём, учителя физики (и не только) используют компьютер (и ИКТ в целом) в своей практике как средство наглядности (модели, презентации, видео и т.п.). Хотя, конечно же, в последнее время произошёл значительный прогресс (сервисы совместного документопользования, и системы дистанционного обучения, и различные виртуальные лаборатории).

Наиболее ценным и интересным направлением использования ИКТ при обучениии физике считаю последнее, когда компьютер выступает в роли экспериментальной установки или её части. С помощью виртуальной лаборатории (L-micro, Cassy Lab, Архимед и т.п.), подключив к компьютеру необходимые датчики, можно провести массу интересных экспериментов, а также выполнить ряд исследовательских работ. Одним из простейших примеров является работа "Исследование зависимости грузоподъёмности модели монгольфьера от температуры внутреннего воздуха", для выполнения которой использовалась лаборатория L-micro, а точнее, датчик температур. Возможны и более сложные решения, об одном из которых мне хотелось бы рассказать.


Совсем недавно в Сарове прошёл фестиваль "Люди будущего" (об этом писал тут) и XII Школьные Харитоновские чтения. Именно на этих мероприятиях и была представлена работа "Девятый вал в системе маятников", выполненная учеником 11 класса Денисом Димитровым. В работе для объяснения такого природного явления, как девятый вал, была создана механическая модель - установка, представляющая собой систему маятников (грузиков на нитях), с помощью которой можно смоделировать этот процесс в лабораторных условиях.


Работа красивая сама по себе (см. видео), становится ещё нагляднее при использовании ПК для снятия зависимости суммарной силы натяжения нитей от времени. Для этого были установлены проволочные тензодатчики. Для регистрации сигналов использовался цифровой многоканальный самописец «SRecorderL», который подключается к компьютеру через USB разъём. Для работы с регистратором на компьютере использовалась программа «SRecorder», выполняющая функцию виртуального осциллографа. С её помощью можно было наблюдать изменение сигналов во времени, а также записывать их, и в последующем просматривать и обсчитывать. В итоге на экране компьютера фиксировался искомый график зависимости, который с высокой степенью точности совпадал с графиком, построенным на основе теоретических расчётов см. рис.).



Красиво, не правда ли?!

Сразу же оговорюсь, что с созданием экспериментальной установки нам помогали научные сотрудники нашего градообразующего предприятия РФЯЦ ВНИИЭФ. Спасибо им огромное! Тесное сотрудничество с ВНИИЭФ обусловлено частично и тем, что многие его сотрудники - это "наши родители". Не зря Саров называют городом науки, в этом плане мы, конечно, находимся в более выигрышном положении, нам легко работать, ощущая такую поддержку.

Но хотел я рассказать не столько о красивой исследовательской работе (простите, увлёкся:-)), сколько об обработке результатов эксперимента. Долгое время я считал, что обрабатывать результаты экспериментов в рамках лабораторных работ необходимо "вручную". Это было обусловлено тем, что на экспериментальном туре физических олимпиад также придётся делать всё вручную, а к этому нужно быть готовыми. И несмотря на то, что мои взгляды на сей счёт слегка пошатнулись, всё же обрабатываем мы результаты экспериментов при проведении лабораторных работ и физических практикумов по-старинке. То, как виртуозно владеет Денис электронными таблицами, как он буквально за 5 секунд вводил данные (около 700 точек!), обсчитывал и строил графики, окончательно убедило меня в том, что использование электронных таблиц для обработки экспериментальных данных вещь необходимая и перспективная.

Навыки Дениса помогли всей нашей команде при проведении экспресс-проекта, проводимого в рамках фестиваля "Люди будущего", когда за ограниченное время необходимо было провести эксперимент, обработать его результаты и представить их в виде постера.

Мораль сей басни такова:
Обработка результатов экспериментальных исследований с помощью ПК является необходимым элементом в процессе рационального внедрения средств ИКТ в процесс обучения физике. В настоящее время (в отсутствие проблем с техническими средствами при наличии СМРС (спасибо Галактике:-))) это является одним из направлений работы нашего коллектива.

P.S. Пользуясь случаем, приглашаю Вас на следующий год поучаствовать в Школьных Харитоновских чтениях. Это не просто школьная конференция высокого уровня, но и мероприятие с большой культурной программой.

Ссылки по теме:
Репортаж с фестиваля "Люди будущего".
Маятник Чеботаева на YouTube.
Маятник Чеботаева и Галилео.