Віртуальні інтерактивні лабораторні роботи з фізики. Віртуальна лабораторія віртулаб

Світова освіта та науковий процесзмінюються настільки явно в останні рокиАле чомусь більше говорять не про проривні інновації та можливості, які вони відкривають, а про локальні екзаменаційні скандали. А тим часом суть освітнього процесукрасиво відображає англійське прислів'я«Можна привести коня до водопою, але не можна змусити його напитися».

Сучасна освіта, по суті, живе подвійним життям. У його офіційному житті є програма, розпорядження, іспити, «безглузда і нещадна» битва за склад предметів у шкільному курсі, вектор офіційної позиціїта якість навчання. А в його реального життя, як правило, зосереджується все те, що і є сучасна освіта: дигіталізація, eLearning, Mobile Learning, навчання через Coursera, UoPeople та інші онлайн-інституції, вебінари, віртуальні лабораторії тощо. Все це поки не стало частиною загальноприйнятої глобальної освітньої парадигми, але локально дигіталізація освіти та дослідницької роботивже відбувається.

MOOC-навчання (Massive Open Online Courses, масові лекціїз відкритих джерел) чудово для передачі на уроках та лекціях ідей, формул та інших теоретичних знань. Але для повноти освоєння багатьох дисциплін потрібні практичні заняття- Цифрове навчання «відчуло» цю еволюційну необхідність і створило нову «форму життя» - віртуальні лабораторії, свої для шкільного та університетського навчання.

Відома проблема eLearning: в основному викладаються теоретичні дисципліни. Можливо, наступним етапом розвитку онлайн освітистане охоплення практичних областей. І відбуватиметься це за двома напрямками: перше – договірне делегування практики фізично існуючим вузам (у випадку з медициною, наприклад), а друге – розвиток віртуальних лабораторій різними мовами.

Навіщо потрібні віртуальні лабораторії чи віртулаби?

  • Для підготовки до реальних лабораторних робіт.
  • Для шкільних занять, якщо відсутні відповідні умови, матеріали, реактиви та обладнання.
  • Для дистанційного навчання.
  • Для самостійного вивченнядисциплін у дорослому віці або разом з дітьми, оскільки багато дорослих з тих чи інших причин відчувають потребу «згадати» те, що так і не було вивчено чи зрозуміло у школі.
  • Для наукової роботи.
  • Для вищої освітиз важливою практичною складовою.

Різновиди віртулабів. Віртуальні лабораторіїможуть бути двомірними і 3D; найпростішими для молодших школярівта складними, практичними для учнів середньої та старшої школи, студентів та викладачів. Свої віртулаби розроблені для різних дисциплін. Найчастіше це фізика та хімія, але бувають і досить оригінальні, наприклад, віртулаб для екологів.

Власні віртуальні лабораторії мають особливо серйозні вищі навчальні заклади, наприклад, у Самарського державного аерокосмічного університету імені академіка С. П. Корольова та берлінського Інституту історії науки Макса Планка (Max Planck Institute for the History of Science, MPIWG). Нагадаємо, Макс Планк – німецький фізик-теоретик, основоположник квантової фізики. Віртуальна лабораторія інституту навіть має офіційний сайт . За цим посиланням можна переглянути презентацію Virtual Laboratory: Tools for Research on History of Experimentalization.Онлайн лабораторія є платформою, де історики публікують і обговорюють свої дослідження на тему експериментаторства в різних областяхнауки (від фізики до медицини), мистецтва, архітектури, медіа та технологій. Тут також зібрані ілюстрації та тексти з різним аспектамекспериментаторської діяльності: інструментарій, хід експериментів, фільми, фото вчених тощо. Студенти можуть завести в цьому віртулабі свій обліковий запис і додавати наукові роботи для обговорення.

Віртуальна лабораторія Інституту історії науки Макса Планка

Віртулаб-портал

Вибір російськомовних віртулабів, на жаль, поки що невеликий, але це питання часу. Поширення eLearning серед учнів та студентів, масове проникнення дигіталізації до навчальних закладів так чи інакше створять попит, тоді й почнуть масово розробляти гарні сучасні віртулаби з різноманітних дисциплін. На щастя, вже зараз є досить розвинений спеціалізований портал, присвячений віртуальним лабораторіям. Virtulab.Net. Він пропонує досить симпатичні рішення та охоплює чотири дисципліни: фізику, хімію, біологію та екологію.

Віртуальна лабораторія 3D з фізики Virtulab.

Віртуальна інженерна практика

Virtulab.Net поки не вказує інженерію серед своїх спеціалізацій, але повідомляє, що розміщені там віртулаби з фізики можуть бути корисними і в дистанційному. інженерній освіті. Адже, наприклад, для побудови математичних моделейнеобхідне глибоке розуміння фізичної природимоделювання об'єктів. Взагалі інженерні віртулаби мають величезний потенціал. Інженерне навчання великою мірою орієнтоване на практику, але у вузах такі віртуальні лабораторії поки що застосовують рідко через те, що нерозвинений сам ринок цифрового навчання в інженерній галузі.

Проблемно-орієнтовані навчальні комплексисистеми КАДІС (СДАУ). У Самарському аерокосмічному університетіІм'я Корольова для посилення підготовки технічних фахівців розробили власний інженерний віртулаб. Центр нових інформаційних технологій (ЦНІТ) СДАУ створив «Проблемно орієнтовані навчальні комплекси системи КАДІС». Абревіатура КАДІС розшифровується як «система Комплексів Автоматизованих ДИдактичних засобів». Це спеціальні навчальні кабінети, де проходять віртуальні лабораторні практикуми з опору матеріалів, механіки конструкцій, методів оптимізації та геометричного моделювання, конструкції літаків, матеріалознавства та термообробки та інших технічним дисциплінам. Частина цих практикумів перебуває у вільному доступі на сервері ЦНІТ СДАУ. У віртуальних навчальних кабінетахрозміщені описи технічних об'єктів із фотографіями, схемами, посиланнями, малюнками, відео, аудіо та flash-анімації з лупою для розгляду дрібних деталей віртуального агрегату. Передбачено також можливість самоконтролю та тренінгу. Ось що являють собою комплекси віртуальної системи Кадіс:

  • Балка - комплекс з аналізу та побудови епюр балок у курсі опору матеріалів (машинобудування, будівництво).
  • Структура – ​​комплекс за методами проектування силових схем механічних конструкцій (машинобудування, будівництво).
  • Оптимізація - комплекс з математичним методамоптимізації (курси з САПР у машинобудуванні, будівництві).
  • Сплайн - комплекс з методів інтерполяції та апроксимації в геометричному моделюванні (курси з САПР).
  • Двотавр – комплекс із вивчення закономірностей силової роботи тонкостінних конструкцій (машинобудування, будівництво).
  • Хімік - набір комплексів з хімії (для середньої школи, профільних ліцеїв, підготовчих курсіввузів).
  • Органік - комплекси з органічної хімії(Для вузів).
  • Полімер - комплекси з хімії високомолекулярних сполук(Для вузів).
  • Конструктор Молекул – програма-тренажер «Конструктор молекул».
  • Математика - комплекс з елементарної математики(Для абітурієнтів вузів).
  • Фізовиховання - комплекс для підтримки теоретичних курсівз фізичного виховання.
  • Металознавець - комплекс з металознавства та термообробки (для вузів та технікумів).
  • Зуброл - комплекс з теорії механізмів та деталей машин (для вузів та технікумів).

Віртуальні прилади на Zapisnyh.Narod.Ru. Дуже корисним в інженерній освіті буде сайт Zapisnyh.Narod.Ru, де можна безкоштовно скачати віртуальні прилади на Sound Card, що відкривають широкі можливості для створення техніки. Вони напевно зацікавлять викладачів і знадобляться на лекціях, науковій роботіта в лабораторних практикумах з природничих та технічних дисциплін. Спектр віртуальних приладів, викладених на сайті, вражаючий:

  • комбінований генератор НЧ;
  • двофазний генератор НЧ;
  • осцилограф-реєстратор;
  • осцилограф;
  • частотомір;
  • АЧ характеріограф;
  • технограф;
  • електролічильник;
  • вимірник R, C, L;
  • домашній електрокардіограф;
  • прилад для оцінки ємності та ESR;
  • хроматографічні системи ХромПроцесор-7-7М-8;
  • прилад для перевірки та діагностики несправностей кварцового годинниката ін.

Один із віртуальних інженерних приладів із сайту Zapisnyh.Narod.Ru

Віртулаби з фізики

Екологічний віртулаб на Virtulab.Екологічна лабораторія порталу торкається як спільні питаннярозвитку Землі, і окремі закони.

Наочна фізика надає педагогу можливість знаходити найцікавіші та ефективні методинавчання, роблячи заняття цікавими та більш насиченими.

Головною перевагою наочної фізики є можливість демонстрації фізичних явищу ширшому ракурсі та всебічне їх дослідження. Кожна робота охоплює великий обсяг навчального матеріалу, зокрема з різних розділів фізики. Це надає широкі можливості для закріплення міжпредметних зв'язків, для узагальнення та систематизації теоретичних знань

Інтерактивні роботи з фізики слід проводити на уроках у формі практикуму при поясненні нового матеріалу або при завершенні вивчення певної теми. Інший варіант - виконання робіт у позаурочний часна факультативних, індивідуальних заняттях.

Віртуальна фізика(або фізика онлайн) це нове унікальний напрямоку системі освіти. Ні для кого не секрет, що 90% інформації надходять до нас у мозок через зоровий нерв. І не дивно, що поки людина сама не побачить, вона не зможе чітко усвідомити природу тих чи інших фізичних явищ. Тому процес навчання обов'язково має підкріплюватися наочними матеріалами. І просто чудово, коли можна не тільки побачити статичну картинку, що зображує якесь фізичне явище, але й подивитися на це явище в русі. Цей ресурсдозволяє педагогам у легкій та невимушеній формі, наочно показати не лише дії основних законів фізики, а й допоможе провести онлайн лабораторні роботиз фізики з більшості розділів загальноосвітньої програми. Так, наприклад, як можна на словах пояснити принцип дії p-n переходу? Тільки показавши анімацію цього процесу дитині, їй одразу все стає зрозумілим. Або можна наочно показати процес переходу електронів при терті скла про шовк і після цього у дитини вже буде менше питань про природу цього явища. Крім цього, наочні посібникиохоплюють майже всі розділи фізики. Так, наприклад, хочете пояснити механіку? Будь ласка, тут вам анімації, що показують другий закон Ньютона, закон збереження імпульсу при зіткненні тіл, рух тіл по колу під дією сил тяжкості та пружності тощо. Бажаєте вивчати розділ оптики, немає нічого простішого! Наочно показані досліди щодо вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки, спостереження суцільного та лінійних спектріввипромінювання, спостереження інтерференції та дифракції світла та багато інших дослідів. А як же електрика? І цьому розділу приділено багато наочних посібників, так наприклад є досліди щодо вивчення закону Омадля повного ланцюга, дослідженню змішаної сполуки провідників, електромагнітна індукціяі т.д.

Таким чином, процес навчання з «обов'язки», до якої ми всі з вами звикли, перетвориться на гру. Дитині буде цікаво і весело розглядати анімації фізичних явищ і це спростить, а й прискорить процес навчання. Крім усього іншого, може вдасться дитині дати навіть більше інформації, ніж вона могла б прийняти при звичайній формі навчання. До того ж багато анімацій можуть повністю замінити ті чи інші лабораторні приладиТаким чином, це ідеально підходить для багатьох сільських шкіл, де на жаль не завжди можна зустріти навіть електрометр Брауна. Та що там говорити, багатьох приладів немає навіть у звичайних школах великих міст. Можливо ввівши такі наочні посібники в обов'язкову програмуосвіти, після закінчення школи ми отримуватимемо людей, які цікавляться фізикою, які в результаті стануть молодими вченими, деякі з яких здатні будуть зробити великі відкриття! Таким чином буде відроджено наукову еру великих вітчизняних учених і наша країна знову, як і в радянські часи, створить унікальні технологіїобганяють свій час. Тому я вважаю треба популяризувати такі ресурси якнайбільше, повідомляти про них не лише педагогам, а й самим школярам, ​​адже багатьом з них буде цікаво вивчити фізичні явищане тільки на уроках у школі, а й удома вільний часі цей сайт надає їм таку можливість! Фізика онлайнце цікаво, пізнавально, наочно та легко доступно!

Наочна фізика надає педагогу можливість знаходити найцікавіші та найефективніші методи навчання, роблячи заняття цікавими та більш насиченими.

Головною перевагою наочної фізики є можливість демонстрації фізичних явищ у ширшому ракурсі та всебічне їх дослідження. Кожна робота охоплює великий обсяг навчального матеріалу, у тому числі з різних розділів фізики. Це надає широкі можливості для закріплення міжпредметних зв'язків, узагальнення та систематизації теоретичних знань.

Інтерактивні роботи з фізики слід проводити на уроках у формі практикуму під час пояснення нового матеріалу або завершення вивчення певної теми. Інший варіант – виконання робіт у позаурочний час, на факультативних, індивідуальних заняттях.

Віртуальна фізика(або фізика онлайн) це новий унікальний напрямок у системі освіти. Ні для кого не секрет, що 90% інформації надходять до нас у мозок через зоровий нерв. І не дивно, що поки людина сама не побачить, вона не зможе чітко усвідомити природу тих чи інших фізичних явищ. Тому процес навчання обов'язково має підкріплюватися наочними матеріалами. І просто чудово, коли можна не тільки побачити статичну картинку, що зображує якесь фізичне явище, але й подивитися на це явище в русі. Даний ресурс дозволяє педагогам у легкій та невимушеній формі, наочно показати не лише дії основних законів фізики, а й допоможе провести онлайн-лабораторні роботи з фізики з більшості розділів загальноосвітньої програми. Так, наприклад, як можна на словах пояснити принцип дії p-nпереходу? Тільки показавши анімацію цього процесу дитині, їй одразу все стає зрозумілим. Або можна наочно показати процес переходу електронів при терті скла про шовк і після цього у дитини вже буде менше питань про природу цього явища. Крім цього, наочні посібники охоплюють майже всі розділи фізики. Так, наприклад, хочете пояснити механіку? Будь ласка, тут вам анімації, що показують другий закон Ньютона, закон збереження імпульсу при зіткненні тіл, рух тіл по колу під дією сил тяжкості та пружності тощо. Бажаєте вивчати розділ оптики, немає нічого простішого! Наочно показані досліди з вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційних ґрат, спостереження суцільного та лінійчастих спектрів випромінювання, спостереження інтерференції та дифракції світла та багато інших дослідів. А як же електрика? І цьому розділу приділено багато наочних посібників, так наприклад є досліди щодо вивчення закону Омадля повного ланцюга, дослідження змішаного з'єднання провідників, електромагнітна індукція і т.д.

Таким чином, процес навчання з «обов'язки», до якої ми всі з вами звикли, перетвориться на гру. Дитині буде цікаво і весело розглядати анімації фізичних явищ і це спростить, а й прискорить процес навчання. Крім усього іншого, може вдасться дитині дати навіть більше інформації, ніж вона могла б прийняти при звичайній формі навчання. До того ж багато анімацій можуть повністю замінити ті чи інші лабораторні приладиТаким чином, це ідеально підходить для багатьох сільських шкіл, де на жаль не завжди можна зустріти навіть електрометр Брауна. Та що там казати, багатьох приладів немає навіть у звичайних школах великих міст. Можливо ввівши такі наочні посібники в обов'язкову програму освіти, після закінчення школи ми отримуватимемо людей, які цікавляться фізикою, які в результаті стануть молодими вченими, деякі з яких здатні зробити великі відкриття! Таким чином буде відроджено наукову еру великих вітчизняних учених і наша країна знову, як і за радянських часів, створить унікальні технології, які обганяють свій час. Тому я вважаю треба популяризувати такі ресурси якнайбільше, повідомляти про них не лише педагогам, а й самим школярам, ​​адже багатьом з них буде цікаво вивчити фізичні явищане тільки на уроках у школі, але й у вільний час і цей сайт дає їм таку можливість! Фізика онлайнце цікаво, пізнавально, наочно та легко доступно!

ОРГАНІЗАЦІЯ ВИВЧЕННЯ КУРСУ ФІЗИКИ

Відповідно до Робочою програмоюдисципліни «Фізика» студенти очної форминавчання вивчають курс фізики протягом перших трьох семестрів:

Частина 1: Механіка та молекулярна фізика(1 семестр).
Частина 2: Електрика та магнетизм (2 семестр).
Частина 3: Оптика та атомна фізика(3 семестри).

Під час вивчення кожної частини курсу фізики передбачаються наступні видиробіт:

  1. Теоретичне вивчення курсу (лекції).
  2. Вправи щодо вирішення завдань (практичні заняття).
  3. Виконання та захист лабораторних робіт.
  4. Самостійне вирішення завдань (домашні завдання).
  5. Контрольні роботи.
  6. Залік.
  7. Консультації.
  8. Іспит.
    9.


Теоретичне вивчення курсу фізики.

Теоретичне вивчення фізики проводиться на потокових лекціях, які читаються відповідно до Програми курсу фізики. Лекції читаються за розкладом кафедри. Відвідування лекцій для студентів є обов'язковим.

Для самостійного вивчення дисципліни студенти можуть скористатися списком основної та додаткової навчальної літератури, рекомендованій для відповідної частини курсу фізики, або навчальними посібниками, підготовленими та виданими співробітниками кафедри. Навчальні посібникипо всіх частинах курсу фізики є у відкритому доступі на сайті кафедри.


Практичні заняття

Паралельно з вивченням теоретичного матеріалустудент зобов'язаний освоїти методи розв'язання задач з усіх розділів фізики на практичних заняттях (семінарах). Відвідування практичних занять є обов'язковим. Семінари проводяться відповідно до розкладу кафедри. Контроль поточної успішності студентів здійснюється викладачем, який веде практичні заняття за такими показниками:

  • відвідуваності практичних занять;
  • ефективності роботи студента в аудиторії;
  • повноті виконання домашніх завдань;
  • результати двох аудиторних контрольних робіт;

Для самостійної підготовкистуденти можуть скористатися навчальними посібниками для вирішення завдань, підготовленими та виданими співробітниками кафедри. Навчальні посібники з вирішення завдань з усіх частин курсу фізики є у відкритому доступі на сайті кафедри.


Лабораторні роботи

Лабораторні роботи мають на меті ознайомити студента з вимірювальною апаратурою та методами. фізичних вимірів, проілюструвати основні фізичні закони Лабораторні роботи виконуються у навчальних лабораторіях кафедри фізики за описами, підготовленими викладачами кафедри (є у відкритому доступі на сайті кафедри), та згідно з розкладом кафедри.

У кожному семестрі студент повинен виконати та захистити 4 лабораторні роботи.

На першому занятті викладач проводить інструктаж з безпеки, повідомляє кожному студенту індивідуальний перелік лабораторних робіт. Студент виконує першу лабораторну роботу, заносить результати вимірювань у таблицю та робить відповідні обчислення. Підсумковий звіт про лабораторну роботу студент має підготувати вдома. Під час підготовки звіту необхідно скористатися навчально-методичною розробкою«Введення в теорію вимірювань» та « Методичними вказівкамидля студентів з оформлення лабораторних робіт та розрахунку помилок вимірювань» (є у відкритому доступі на сайті кафедри).

До наступного заняття студент зобов'язанийпред'явити повністю оформлену першу лабораторну роботу та підготувати конспект наступної роботизі свого переліку. Конспект повинен відповідати вимогам до оформлення лабораторної роботи, включати теоретичне введеннята таблицю, куди заноситимуться результати майбутніх вимірювань. У разі невиконання цих вимог до виконання наступної лабораторної роботи студент не допускається.

На кожному занятті починаючи з другого студент захищає попередню повністю оформлену лабораторну роботу. Захист полягає у поясненні отриманих експериментальних результатівта відповіді на контрольні питання, наведені у описі. Лабораторна робота вважається повністю виконаною за наявності підпису викладача у зошиті та відповідної позначки у журналі.

Після виконання та захисту всіх лабораторних робіт, передбачених навчальним планом, викладач, який веде заняття, ставить позначку «залік» у лабораторному журналі.

Якщо з якоїсь причини студент не зміг виконати навчальний планщодо лабораторного фізичного практикуму, то це можна зробити на додаткових заняттях, що проводяться за розкладом кафедри.

Для підготовки до занять студенти можуть скористатися методичними рекомендаціямиз виконання лабораторних робіт, які є у відкритому доступі на сайті кафедри.

Контрольні роботи

Для поточного контролю успішності студента у кожному семестрі на практичних заняттях (семінарах) проводиться дві аудиторні контрольні роботи. Відповідно до бально- рейтинговою системоюкафедри кожна контрольна робота оцінюється із розрахунку 30 балів. Повна сума балів набраних студентом під час виконання контрольних робіт ( максимальна сумаза дві контрольні роботи дорівнює 60), використовується для формування рейтингу студента та враховується під час виставлення підсумкової оцінки з дисципліни «Фізика».


Залік

Залік з фізики студент отримує за умови, що виконано та захищено 4 лабораторні роботи (у лабораторному журналі є відмітка про виконання лабораторних робіт) та сума балів поточного контролю успішності більша або дорівнює 30. залікову книжкута відомість проставляє викладач, який веде практичні заняття (семінари).

Іспит

Іспит проводиться за квитками, затвердженими на кафедрі. У кожен квиток включено два теоретичні питаннята завдання. Для полегшення підготовки студент може скористатися списком питань для підготовки до іспиту, на підставі яких сформовані квитки. Список питань іспиту є у відкритому доступі на сайті кафедри фізики.

  1. повністю виконані та захищені 4 лабораторні роботи (у лабораторному журналі є відмітка про залік з лабораторних робіт);
  2. загальна сума балів поточного контролю успішності за 2 контрольні роботи більше або дорівнює 30 (з 60 можливих);
  3. позначку "зараховано" проставлено в заліковій книжці та заліковій відомості

При невиконанні п. 1 студент має право брати участь у додаткових заняттях з лабораторному практикуму, що проводяться за розкладом кафедри. При виконанні п. 1 та невиконанні п. 2 студент має право набрати відсутні бали на залікових комісіях, які проводяться в період сесії за розкладом кафедри. Студенти, які набрали при поточному контролі успішності 30 і більше балів, на екзаменаційну комісію для збільшення рейтингового балу не допускаються.

Максимальна сума балів, яку може набрати студент за поточного контролю успішності, дорівнює 60. При цьому максимальна сума балів за одну контрольну 30 (за дві контрольні 60).

Студенту, який відвідав усі практичні заняття та активно на них працював, викладач має право додати не більше 5 балів (повна сума балів поточного контролю успішності, при цьому не повинна перевищувати 60 балів).

Максимальна сума балів, яку може набрати студент за результатами іспиту, дорівнює 40 балів.

Підсумкова сума балів, набрана студентом за семестр, є основою для виставлення оцінки з дисципліни «Фізика» відповідно до таких критеріїв:

  • якщо сума балів поточного контролю успішності та проміжної атестації(іспиту) менше 60 балів, то ставиться оцінка «незадовільно»;
  • 60 до 74 балів, то ставиться оцінка «задовільно»;
  • якщо сума балів поточного контролю успішності та проміжної атестації (іспиту) потрапляє в діапазон від 75 до 89 балів, то ставиться оцінка «добре»;
  • якщо сума балів поточного контролю успішності та проміжної атестації (іспиту) потрапляє в діапазон від 90 до 100 балів, то ставиться оцінка «відмінно».

Оцінки «відмінно», «добре», «задовільно» виставляються в екзаменаційну відомість та залікову книжку. Оцінка «незадовільно» виставляється лише у відомість.

ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

Посилання для завантаження лабораторних робіт*
*Щоб завантажити файл, натисніть на посилання правою кнопкою миші та виберіть пункт "Зберегти об'єкт як..."
Для читання файлу необхідно завантажити та встановити програму Adobe Reader



Частина 1. Механіка та молекулярна фізика


























Частина 2. Електрика та магнетизм



















Частина 3. Оптика та атомна фізика














Віртуальні лабораторні роботи з фізики.

Важливе місце у формуванні дослідницької компетенціїучнів під час уроків фізики відводиться демонстраційному експерименту та фронтальної лабораторної роботі. Фізичний експеримент на уроках фізики формує у учнів накопичені раніше уявлення про фізичні явища та процеси, поповнює та розширює кругозір учнів. У результаті експерименту, проведеного учнями самостійно під час лабораторних робіт, вони пізнають закономірності фізичних явищ, знайомляться з методами дослідження, вчаться працювати з фізичними приладами і установками, тобто вчаться самостійно добувати знання практично. Отже, під час проведення фізичного експерименту в учнів формується дослідницька компетенція.

Але щодо повноцінного фізичного експерименту, як демонстраційного, і фронтального необхідно у достатній кількості відповідне устаткування. В даний час шкільні лабораторіїз фізики мало оснащені приладами з фізики і навчально-наглядними посібникамидля проведення демонстраційних та фронтальних лабораторних робіт. Наявне обладнання не тільки стало непридатним, воно також морально застаріло.

Але навіть за повної укомплектованості лабораторії фізики необхідними приладами реальний експеримент вимагає дуже багато часу на підготовку та проведення. При цьому через значні похибки вимірювань, тимчасові обмеження уроку реальний експеримент часто не може служити джерелом знань про фізичні закони, Оскільки виявлені закономірності мають лише наближений характер, найчастіше правильно розрахована похибка перевищує самі вимірювані величини. Таким чином, провести повноцінний лабораторний експериментз фізики при наявних у школах ресурсах важко.

Учні не можуть уявити деякі явища макросвіту і мікросвіту, оскільки окремі явища, що вивчаються в курсі фізики середньої школи, неможливо спостерігати в реальному житті і, тим більше, відтворити експериментальним шляхом у фізичної лабораторії, наприклад, явища атомної та ядерної фізикиі т.д.

Виконання окремих експериментальних завданьу класі на наявному устаткуванні відбувається за заданих певних параметрах, змінити які неможливо. У зв'язку з цим неможливо простежити всі закономірності явищ, що вивчаються, що також позначається на рівні знань учнів.

І, нарешті, неможливо навчити учнів самостійно добувати фізичні знання, тобто сформувати вони дослідницьку компетенцію, застосовуючи лише традиційні технології навчання. Живучи в інформаційному світі, неможливо проводити навчання без використання інформаційних технологій. І на наш погляд, на це є свої причини:

    Головне завданняосвіти в даний момент- Формування у учнів умінь і навичок самостійного набуття знань. Інформаційні технології дають таку можливість.

    Ні для кого не секрет, що в заразв учнів зник інтерес до навчання, зокрема вивчення фізики. А застосування комп'ютера підвищує та стимулює інтерес учнів до отримання нових знань.

    Кожен учень – індивідуальний. А використання комп'ютера у навчанні дозволяє враховувати індивідуальні особливостіучня, дає великий вибір самому учню у доборі власного темпу вивчення матеріалу, закріплення та оцінювання. Оцінювання результатів засвоєння теми учнем через виконання тестів на комп'ютері прибирає особистісне ставленнявчителі до учня.

У зв'язку з цим з'являється ідея: Використати інформаційні технологіїна заняттях із фізики, а саме при виконанні лабораторних робіт.

Якщо проводити фізичний експеримент та фронтальні лабораторні роботи, використовуючи віртуальні моделі за допомогою комп'ютера, то можна компенсувати нестачу обладнання у фізичній лабораторії школи та, таким чином, навчити учнів самостійно здобувати фізичні знання під час фізичного експерименту на віртуальних моделях, тобто з'являється реальна можливістьформування необхідної дослідницької компетенції у учнів та підвищення рівня навченості учнів із фізики.

Застосування комп'ютерних технологійна уроках фізики дозволяє формування практичних навичок так, як віртуальне середовище комп'ютера дозволяє оперативно видозмінити постановку досвіду, що забезпечує значну варіативність його результатів, а це суттєво збагачує практику виконання учнями логічних операційаналізу та формулювання висновків результатів експерименту. Крім того можна багаторазово проводити випробування зі змінними параметрами, зберігати результати та повертатися до своїх досліджень у зручний час. До того ж, у комп'ютерному варіанті можна провести значно більша кількістьекспериментів. Робота з цими моделями відкриває перед учнями величезні пізнавальні можливості, роблячи їх як спостерігачами, а й активними учасниками проведених експериментів.

Ще один позитивний моментв тому, що комп'ютер надає унікальну, яка не реалізується в реальному фізичний експеримент, можливість візуалізації не реального явищаприроди, а його спрощеною теоретичної моделі, що дозволяє швидко і ефективно знаходити головні фізичні закономірності явища, що спостерігається. Крім того, учень може одночасно з перебігом експерименту спостерігати побудову відповідних графічних закономірностей. Графічний спосібВідображення результатів моделювання полегшує учням засвоєння великих обсягів отриманої інформації. Подібні моделі представляють особливу цінність, тому що учні, як правило, мають значні труднощі при побудові та читанні графіків. Також необхідно враховувати, що далеко не всі процеси, явища, історичні дослідиз фізики учень здатний уявити без допомоги віртуальних моделей (наприклад, дифузію в газах, цикл Карно, явище фотоефекту, енергію зв'язку ядер тощо.). Інтерактивні моделі дозволяють учневі побачити процеси у спрощеному вигляді, уявити схеми установок, поставити експерименти взагалі неможливі у реальному житті.

Усі комп'ютерні лабораторні роботи виконуються за класичною схемою:

Теоретичне освоєння матеріалу;

вивчення готової комп'ютерної лабораторної установки або створення на комп'ютері моделі реальної лабораторної установки;

Виконання експериментальних досліджень;

Обробка результатів експерименту комп'ютера.

Комп'ютерна лабораторна установка, як правило, є комп'ютерну модельреальною експериментальної установки, виконану коштами комп'ютерної графікиі комп'ютерного моделювання. У деяких роботах є лише схема лабораторної установки та її елементи. У цьому випадку, перш ніж розпочати виконання лабораторної роботи, лабораторну установку необхідно зібрати на комп'ютері. Виконання експериментальних досліджень є безпосереднім аналогом експерименту на реальній фізичної установки. При цьому реальний фізичний процесмоделюється на комп'ютері.

Особливості ЕОР «Фізика. електрика. Віртуальна лабораторія».

Нині існує чимало електронних засобів навчання, у яких є розробки віртуальних лабораторних робіт. Ми у своїй роботі використовували електронний засібнавчання «Фізика. Електрика. Віртуальна лабораторія» (далі - ЕСО призначено для підтримки навчального процесуна тему «Електрика» у загальноосвітніх навчальних закладах(Рис.1).

Рис.1 ЕСО.

Даний посібникстворено групою вчених Полоцького державного університету. У використанні цього ЕСО є кілька переваг.

    Проста установкапрограми.

    Простий інтерфейс користувача.

    Прилади повністю копіюють справжні.

    Багато пристроїв.

    Дотримуються всіх реальних правил роботи з електричними ланцюгами.

    Можливість проведення достатньо великої кількостілабораторних робіт за різних умов.

    Можливість проведення робіт, у тому числі для демонстрації наслідків не досягнутих або небажаних у натурному експерименті (перегорання запобіжника, лампочки, електровимірювального приладу; зміна полярності включення приладів тощо).

    Можливість проведення лабораторних робіт над навчальному закладі.

Загальні відомості

ЕСО розроблено задля забезпечення комп'ютерної підтримки викладання предмета «фізика». Головна метастворення, поширення та застосування ЕСО – підвищення якості навчання за рахунок ефективного, методично обґрунтованого, систематичного використання всіма учасниками освітнього процесу на різних етапах навчальної діяльності.

Навчальні матеріали, що входять до складу цієї ЕСО, відповідають вимогам навчальній програміз фізики. Основу навчальних матеріалів цього ЕСО складуть матеріали сучасних підручниківфізики і дидактичних матеріалівдля виконання лабораторних робіт та експериментальних досліджень.

Понятийний апарат, що використовується в ЕСО складений на основі навчального матеріалу діючих підручників з фізики, а також рекомендованих для використання в середній школідовідників з фізики.

Віртуальна лабораторія реалізується як окрема програма операційної системиWindows.

Дане ЕСО дозволяє проводити фронтальні лабораторні роботи з використанням віртуальних моделей реальних приладів та пристроїв (рис.2).

Рис.2 Обладнання.

Демонстраційні дослідидають можливість показати та пояснити результати тих дій, які неможливо чи небажано здійснювати в реальних умовах(Рис.3).

Рис.3Небажані результати досвіду.

Надається можливість організації індивідуальної роботи, коли учні можуть самостійно ставити експерименти, і навіть повторення досвіду поза уроку, наприклад домашньому комп'ютері.

Призначення ЕСО

ЕСО – комп'ютерний інструмент, що використовується в навчанні фізики, необхідний для вирішення навчальних та педагогічних завдань.

ЕСО може бути використаний для забезпечення комп'ютерної підтримки викладання предмета «фізика».

До складу ЕСО входять 8 лабораторних робіт з розділу «Електрика» курсу фізики, що вивчається у VIII та XI класах середньої школи.

За допомогою ЕСО вирішуються основні завдання щодо забезпечення комп'ютерної підтримки наступних етапівнавчальної діяльності:

Пояснення навчального матеріалу,

Його закріплення та повторення;

Організація самостійної пізнавальної діяльностіучня;

Діагностика та корекція прогалин у знаннях;

Проміжний та підсумковий контроль.

ЕСО може бути використане як ефективного засобудля формування у учнів практичних уміньі навичок у наступних формахорганізації навчальної діяльності:

Виконання лабораторних робіт (основне призначення);

Як засіб організації демонстраційного експерименту, у тому числі для демонстрації наслідків не досяжних або небажаних у натурному експерименті (перегорання запобіжника, лампочки, електровимірювального приладу; зміна полярності включення приладів тощо)

При вирішенні експериментальних завдань;

Для організації навчально-дослідницької роботи учнів, рішення творчих завданьу позаурочний час, у тому числі й у домашніх умовах.

ЕСО може також використовуватися в наступних демонстраціях, дослідах та віртуальних експериментальних дослідженнях: джерела струму; амперметр, вольтметр; вивчення залежності сили струму від напруги дільниці ланцюга; вивчення залежності сили струму у реостаті від довжини його робочої частини; вивчення залежності опору провідників від їхньої довжини, площі поперечного перерізута роду речовини; будову та дію реостатів; послідовне та паралельне з'єднанняпровідників; визначення потужності, що споживається електронагрівальним приладом; плавкі запобіжники.

о б'єм оперативної пам'яті: 1 Гб;

частота процесора від 1100 МГц;

дискова пам'ять – 1 Гб вільного місцяна диску;

функціонує в операційних системахWindows 98/NT/2000/XP/ Vista;

в операційній системідолжвін може бути встановлений браузерMSExplorer 6.0/7.0;

для зручності роботи користувача робоче місцемає бути оснащено маніпулятором миша, монітором з роздільною здатністю 1024x 768 та вище;

наявність пристроїчитанняCD/ DVDдисків для встановлення ЕСО.