Учебная работа. Дипломная работа: Совершенствование лекционного курса Электричество и магнетизм на основе применения компьютерных

Учебная работа. Дипломная работа: Совершенствование лекционного курса Электричество и магнетизм на основе применения компьютерных

Федеральное агентство по образованию

Ставропольский муниципальный институт

Физико-математический факультет

Кафедра общей физики

Утверждена приказом по вузу

от 06.11.2007 г. № 961-с

Допущена к защите

«______»_______________________2008г.

Зав. кафедрой общей физики

кандидат физико–математических наук,

доцент Бондаренко Е.А.

Дипломная работа

Улучшение лекционного курса «Электричество и магнетизм» на базе внедрения компьютерных технологий

Выполнил: Орехов Виталий Николаевич

студент 5 курса ФМФ А группы

специальности Физика

очной формы обучения

Научный управляющий:

Диканский Юрий Иванович доктор физ.–мат. наук, доктор

Дата защиты:

«_____» ______________ 2008 г.

Оценка ____________________

Ставрополь 2008 г.

Содержание

Введение

Глава I. Общие вопросцы использования информационных технологий в образовательном процессе

§1.1. систематизация и черта программных средств информационной технологии обучении

§1.2. Психические нюансы информатизации образовательной системы

§1.3. Применение компьютерных технологий при чтении лекций

Глава II. Внедрение информационных технологий при исследовании темы «Электричество и магнетизм»

§2.1. Общие вопросцы методики преподавания темы «Электричество и магнетизм»

§2.2. Увеличение эффективности лекционного курса, применяемого при исследовании темы «Электричество и магнетизм» на базе информационных технологий

§2.3. Разработка электрической лекции по физике «Электромагнитные колебания» для школьного курса физики профильных классов

Заключение

Литература

Введение

Актуальность исследования. Демократизация общества, становление рыночных отношений выдвинули новейшие требования к обучению и воспитанию человека, гражданина, спеца. В складывающихся социально-экономических отношениях нужны профессионализм, ответственность, самостоятельность и инициатива, а не пассивное исполнительство. Эти социально важные свойства следует сформировывать у подрастающего поколения конкретно в учебной деятель. Учебное исследование является таковой формой организации деятель школьника, которая в значимой степени содействует их формированию и развитию.

Имеющее пространство все наиболее тонкое структурирование общества, его информатизация, возрастание роли науки приводят к специализации и усложнению деятель во всех сферах публичной жизни: производственной, технологической, правовой и т.д. В этих критериях все наиболее животрепещущим становится требование самообразования в течение всей жизни, так как никакое скопление познаний «про припас» в институализированном обучении не может восполнить необходимость их самостоятельного обновления и пополнения. Готовность к самообразованию быть может обеспечена, до этого всего, развитием познавательных возможностей за счет овладения методологическим аппаратом приращения и внедрения познаний. Более адекватный аппарат решения познавательных задач, также развития творческих, коммуникативных, рефлексивных свойств личности заключает внутри себя отработанная веками методология научного поиска.

Произнесенное свидетельствует о необходимости целенаправленного обучения школьников общим и особым способам зания мира вокруг нас, логике и шагам научного познавательного процесса и, в конечном счете, целостной исследовательской деятель.

В 21 веке хоть какой образованный человек должен уметь употреблять в работе современные информационные технологии. Таковым образом, возникает необходимость в разработке другой образовательной среды. В истинное время животрепещущим является вопросец использования программно-педагогических и телекоммуникационных средств в учебном процессе школы и, а именно, при обучении физике и астрономии.

Для того, чтоб повысить эффективность развития познавательной и исследовательской деятельности и отдать новейшие способности для творческого роста учащихся, необходимо употреблять современные физические электрические лаборатории, мультимедийные компьютерные программки и телекоммуникационные технологии, открывающие учащимся доступ к нестандартным источникам инфы — электрическим гипертекстовым учебникам, образовательным веб-сайтам, системам дистанционного обучения.

При правильном их использовании они обеспечивают целый ряд преимуществ перед обыденным методом обучения:

индивидуализация учебного процесса по содержанию, размеру и темпам усвоения учебного материала;

активизация учащихся при усвоении учебной инфы;

увеличение эффективности использования учебного времени;

положительная мотивация обучения за счет удобных психических критерий работы учащегося, объективности оценки;

изменение нрава труда педагога (сокращение рутинной работы и усиление творческой составляющей его деятельности).

Необыкновенную роль играет применение компьютерных технологий при обучении физике в средней школе. Как указывает педагогический опыт, наибольшее количество проблем возникает при исследовании тех разделов курса физики, которые соединены с электричеством и магнетизмом. Меж тем методика исследования разных тем в этих разделах не разработана в подабающей мере. В связи с сиим нами была изготовлена попытка обоснования необходимости использования ИТО при исследовании а именно темы “Электромагнитные колебания” и разработаны некие методические моменты, которые, зависимо от принятой технологии учебного процесса, его целей и задач, а так же от компьютерной оснащенности школы, могут быть применены педагогами физики как для исследования всей темы полностью, так и для исследования ее отдельных вопросцев.

Разработка необычного метода изложения темы гласит о актуальности исследования и заключает внутри себя элемент новизны и практической значимости.

Цель исследования – улучшать лекционный курс «Электричество и магнетизм» на базе внедрения компьютерных технологий, создать методику исследования электроколебательных действий при помощи компа.

Объектом исследования является организация учебного процесса при исследовании физики.

Предметом является увеличение эффективности лекционного курса, применяемого при исследовании темы «Электричество и магнетизм» на базе информационных технологий.

В базу работы была положена догадка: внедрение компьютерных технологий, а а именно неких прикладных пакетов, увеличивает эффективность учебного процесса и дозволяет достигнуть наиболее глубочайшего осознания данной темы учащимися.

Исходя из поставленной цели и сформулированной догадки, следуют задачки:

разглядеть внедрение новейших информационных технологий в образовательном процессе;

разглядеть общие вопросцы методики преподавания темы «Электричество и магнетизм»;

узнать, с какими трудностями сталкиваются учащиеся в процессе исследования данной темы и, как следует, каким вопросцам и понятиям следует уделить особенное внимание;

создать электрическую лекцию на тему «Электромагнитные колебания» для школьного курса физики профильных классов.

Для решения намеченных целей применены последующие способы:

исследование методической, психической и справочной литературы по этой теме;

знакомство с уже имеющимися разработками в области данной темы.

Глава I. Общие вопросцы использования информационных технологий в образовательном процессе

§1.1.систематизация и черта программных средств информационной технологии обучении

Особенная роль в процессе сотворения и использования информационных технологий принадлежит в системе образования высшей школе как основному источнику обученных высокоинтеллектуальных кадров и сильной базе базовых и прикладных научных исследовательских работ. Соответствующей индивидуальностью системы образования будет то, что она выступает, с одной стороны, в качестве пользователя, юзера, а с иной — создателя информационных технологий, которые потом употребляются в самых разных сферах. Это, на самом деле дела, обеспечивает практическую реализацию концепции перехода от информатизации образования к информатизации общества. Но при всем этом не стоит гиперболизировать способности компов, так как передача инфы — это не передача познаний, культуры, и потому информационные технологии предоставляют преподавателям весьма действенные, но вспомогательные средства.

Для осознания роли информационных технологий в образовании нужно разобраться с сущностью этого понятия.

Говоря о информационной технологии, в одних вариантах предполагают определенное научное направление, в остальных же — определенный метод работы с информацией: это и совокупа познаний о методах и средствах работы с информационными ресурсами, и метод и средства сбора, обработки и передачи инфы для получения новейших сведений о изучаемом объекте.

В контексте образования мы будем управляться крайним определением. В котором-то смысле все педагогические технологии (понимаемые как методы) являются информационными, потому что учебно-воспитательный процесс постоянно сопровождается обменом информацией меж преподавателем и обучаемым. Но в современном осознании информационная разработка обучения (ИТО) — это педагогическая разработка, использующая особые методы, программные и технические средства (кино, аудио- и видеосредства, компы, телекоммуникационные сети) для работы с информацией.

Таковым образом, ИТО следует осознавать как приложение информационных технологий для сотворения новейших способностей передачи познаний (деятель преподавателя), восприятия познаний (деятель обучаемого), оценки свойства обучения и, непременно, всестороннего развития личности обучаемого в процессе учебно-воспитательного процесса. А основная цель информатизации образования состоит «в подготовке обучаемых к настоящему и действенному роли в бытовой, публичной и проф областях жизнедеятельности в критериях информационного общества»[6].

понятие компьютерная разработка обучения (КТО), с учетом широких способностей современных вычислительных средств и компьютерных сетей, нередко употребляется в том же смысле, что и ИТО. Но применение аббревиатуры КТО заместо ИТО встречает возражения. Они соединены с тем, что информационные технологии могут употреблять комп как одно из вероятных средств, не исключая при всем этом внедрения аудио- и видеоаппаратуры, проекторов и остальных технических средств обучения. Не считая того, осознание роли компа как вычислительной машинки (англ. computer — вычислитель) сделалось уже анахронизмом. Потому сам термин «компьютерная (практически — вычислительная) разработка» смотрится безуспешно.

Периодические исследования в области внедрения информационных технологий в образовании ведутся наиболее сорока лет. Система образования постоянно была весьма открыта внедрению в учебный процесс информационных технологий, базирующихся на программных продуктах самого широкого предназначения. В учебных заведениях удачно используются разные программные комплексы — как относительно доступные (текстовые и графические редакторы, средства для работы с таблицами и подготовки компьютерных презентаций), так и сложные, тотчас узкоспециализированные (системы программирования и управления базами данных, пакеты символьной арифметики и статистической обработки).

В то же время эти программные средства никогда не обеспечивали всех потребностей преподавателей. Начиная с 60-х гг., в научных центрах и учебных заведениях США

Для соответственных ИТО в забугорной практике принята последующая терминология:

CAI
Computer Aided Instruction
Компьютерное программированное обучение

CAL
Computer Aided Learning
исследование при помощи компа

CBL
Computer Based Learning
исследование на базе компа

CBT
Computer Based Training
Обучение на базе компа

CAA
Computer Aided Assessment
Оценивание при помощи компа

CMC
Computer Mediated Communications
Компьютерные коммуникации

В определенном смысле схожая систематизация является очень условной, так как в ней, на самом деле дела, происходит пересечение отдельных технологий.

В этом можно убедиться, рассмотрев наиболее детально каждую из их.

Компьютерное программированное обучение — это разработка, обеспечивающая реализацию механизма программированного обучения при помощи соответственных компьютерных программ.

исследование при помощи компа подразумевает самостоятельную работу обучаемого по исследованию новейшего материала при помощи разных средств, в том числе и компа. нрав учебной деятель тут не регламентируется, исследование может осуществляться и при поддержке наборов инструкций, что и составляет сущность способа программированного обучения, лежащего в базе технологии CAI.

Исследование на базе компа различает от предшествующей технологии то, что если там может быть внедрение самых различных технологических средств (в том числе и обычных — учебников, аудио- и видеозаписей и т. п.), то тут предполагается внедрение в большей степени программных средств, обеспечивающих эффективную самостоятельную работу обучаемых.

Обучение на базе компа предполагает различные формы передачи познаний обучаемому (с ролью преподавателя и без) и, по существу, пересекается с вышеназванными.

Оценивание при помощи компа может представлять собой и самостоятельную технологию обучения, но на практике оно заходит составным элементом в остальные, так как к технологиям передачи познаний в качестве неотклонимого предъявляется и требование о наличии у их специальной системы оценки свойства усвоения познаний. Таковая система не быть может независящей от содержания изучаемой дисциплины и способов, использующихся преподавателем в классическом обучении либо реализованных в обучающей программке.

Компьютерные коммуникации, обеспечивая и процесс передачи познаний, и оборотную связь, разумеется, являются неотъемлемой составляющей всех перечисленных выше технологий, когда речь идет о использовании локальных, региональных и остальных компьютерных сетей. Компьютерные коммуникации определяют способности информационной образовательной среды отдельного учебного заведения, городка, региона, страны. Так как реализация хоть какой ИТО происходит конкретно в рамках информационной образовательной среды, то и средства, обеспечивающие аппаратную и программную поддержку данной нам образовательной технологии, не должны ограничиваться лишь только отдельным компом с установленной на нем программкой. Практически все обстоит напротив: программные средства ИТО и сами образовательные технологии встраиваются в качестве подсистемы в информационную образовательную среду — распределенную информационную образовательную систему.

Не отрицая значимости систематизации ИТО, заметим, что для их действенного внедрения преподавателю сначала нужно ориентироваться в соответственном программном обеспечении.

Программное обеспечение, использующееся в ИТО, можно разбить на несколько категорий:

обучающие, контролирующие и тренировочные системы;

системы для поиска инфы;

моделирующие программки;

микромиры;

инструментальные средства познавательного нрава;

инструментальные средства всепригодного нрава;

инструментальные средства для обеспечения коммуникаций.

Под инструментальными средствами понимаются программки, обеспечивающие возможность сотворения новейших электрических ресурсов: файлов различного формата, баз данных, программных модулей, отдельных программ и программных комплексов. Такие средства могут быть предметно-ориентированными, а могут и фактически не зависеть от специфичности определенных задач и областей внедрения.

Основное требование, которое обязано соблюдаться у программных средств, нацеленных на применение в образовательном процессе, — это легкость и естественность, с которыми обучаемый может вести взаимодействие с учебными материалами. Надлежащие свойства и требования к программкам принято обозначать аббревиатурой НCI (англ. Human — Computer Interface — интерфейс — человек — комп). Этот буквальный перевод можно осознавать как «компьютерные программки, диалог с которыми нацелен на человека».

Охарактеризуем перечисленные группы программного обеспечения наиболее тщательно.

Контролирующие системы. Применение информационных технологий для оценивания свойства обучения дает целый ряд преимуществ перед проведением обыденного контроля. До этого всего, это возможность организации централизованного контроля, обеспечивающего охват всего контингента обучаемых. Дальше, компьютеризация дозволяет создать контроль наиболее беспристрастным, не зависящим от субъективности педагога. В истинное время в практике автоматического тестирования используются контролирующие системы, состоящие из подсистем последующего предназначения:

создание тестов (формирование банка вопросцев и заданий, стратегий ведения опроса и оценивания);

проведение тестирования (предъявление вопросцев, обработка ответов);

мониторинг свойства познаний обучаемых в протяжении всего времени исследования темы либо учебной дисциплины на базе протоколирования хода и итогов тестирования в динамически обновляемой базе данных.

На рис. 1 представлена многофункциональная схема контролирующей системы.

С подсистемой сотворения тестов работает конкретно либо преподаватель, либо оператор, который вводит информацию, предоставленную преподавателем. Во избежание вероятных ошибок, с целью упрощения подготовки материалов в таковых подсистемах обычно употребляются шаблонные формы — для внесения текста вопросца либо задания, вариантов ответа, правильного ответа и т.д. В итоге данная подсистема сформировывает базу данных, служащую основой для проведения тестирования. Обучаемому, работающему с подсистемой проведения тестирования, быть может предложен персонально подобранный набор вопросцев и метод их предъявления. По результатам тестирования при помощи подсистемы мониторинга будет сформирована база данных, обеспечивающая нужной информацией преподавателя, обучаемых и администрацию учебного заведения.

Рис. 1. Многофункциональная схема контролирующей системы

Разработка современных контролирующих систем базируется на соблюдении основного требования: система обязана быть абстрагирована от содержания, уровня трудности, темы, типа и предметной направленности отдельных тестовых заданий и способна работать на изолированных компах, в локальной сети и в сети Internet. Схожая стандартизация дозволяет не прибегать для сотворения всякого еще одного теста и обработки его результатов к услугам программистов, а, освоив определенную систему, заполнять ее содержательную часть по разным дисциплинам на базе общих принципов. В этом случае легче приготовить: преподавателей — к формированию тестов, а обучаемых — к прохождению тестирования.

Обучающие и тренировочные системы. Создание фактически учебных компьютерных средств шло на базе идеи программированного обучения. И в истинное время в почти всех учебных заведениях разрабатываются и употребляются автоматические обучающие системы (АОС) по разным учебным дисциплинам. Более всераспространены АОС по естественно-научным и техническим дисциплинам. Но есть опыт сотворения и внедрения таковых систем даже для исследования литературы.

АОС содержит в себе комплекс учебно-методических материалов (демо, теоретические, практические, контролирующие) и компьютерные программки, которые управляют действием обучения. Разработка специализированных программ обычно подразумевает решение полностью определенных задач компьютеризации учебного процесса. Так, АОС употребляются для исследования новейших для обучаемого концепций и действий. Материал предлагается в структурированном виде и обычно включает демонстрации, вопросцы для оценки степени осознания, обеспечивающие оборотную связь. Современные АОС разрешают корректировать процесс обучения, адаптируясь к действиям обучаемого.

АОС обычно базируется на инструментальной среде — комплексе компьютерных программ, предоставляющих юзерам, не владеющим языками программирования, последующие способности работы с системой:

преподаватель вводит разностороннюю информацию (теоретический и демо материал, практические задания, вопросцы для тестового контроля) в базу данных и сформировывает сценарии для проведения занятия;

ученик в согласовании со сценарием (избранным им самим либо предложенным преподавателем) работает с учебно-методическими материалами программки;

автоматический контроль усвоения познаний обеспечивает нужную оборотную связь, позволяя выбирать самому ученику (по результатам самоконтроля) либо назначать автоматом последовательность и темп освоения учебного материала;

работа ученика протоколируется, информация (итоги тестирования, изученные темы) заносится в базу данных;

преподавателю и ученику предоставляется информация о результатах работы отдельных обучаемых либо определенных групп, в том числе и в динамике.

способности высших учебных заведений обычно разрешают им вести проектирование таковых инструментальных сред, нацеленных на создание АОС [16]. В то же время в системе общего и проф образования создано огромное количество обучающих программ по отдельным учебным дисциплинам, различающихся оригинальностью, высочайшим научным и методическим уровнем. к примеру, в рамках проекта «Гармония» [21] учителями из разных регионов Рф и государств СНГ , призванная регулировать отношения сотрудничества между государствами, ранее входившими в состав СССР) (Горно-Алтайска, Бийска, Гродно, Новокузнецка, Одессы, Омска и др.) были разработаны электрические учебные пособия по информатике, истории, литературе и остальным предметам. В сети Internet в истинное время представлены разные авторские разработки этого плана.

В 80—90-е гг. XX в. общее Создание относительно дешевых и в то же время владеющих повсевременно улучшающимися техническими чертами индивидуальных компов определило резкое повышение темпов информатизации.

В сфере обучения, в особенности с возникновением операционной системы Windows, раскрылись новейшие способности. Главными из их стали доступность диалогового общения в так именуемых интерактивных программках и возможность широкого использования графики (рисунков, схем, диаграмм, чертежей, карт, фото). Применение графических иллюстраций в учебных компьютерных системах дозволяет на новеньком уровне передавать информацию обучаемому и облагораживать ее осознание. Учебные программные продукты, использующие графику, содействуют развитию таковых принципиальных свойств, как интуиция, образное мышление.

Предстоящее развитие компьютерных технологий в крайнее десятилетие предоставило технические и программные новинки, весьма многообещающие для образовательных целей. Сначала — это устройства для работы с компакт-дисками — CD-ROM (англ. Compact Disk Read Only Memory — устройство для чтения с компакт-диска) и CD-RW (англ. Compact Disk Read/Write — устройство для чтения и записи на компакт-диск), дозволяющие сосредоточить огромные объемы инфы (сотки мб) на маленьком и дешевом носителе.

Возросшая производительность индивидуальных компов сделала вероятным довольно обширное применение технологий мультимедиа, систем виртуальной действительности.

Вправду, современное обучение уже тяжело представить без технологии мультимедиа (англ. multimedia — многокомпонентная среда), которая дозволяет употреблять текст, графику, видео и мультипликацию в режиме диалога и тем расширяет области внедрения компа в учебном процессе. Изобразительный ряд, включая образное мышление, помогает обучаемому целостно принимать предлагаемый материал. Возникает возможность кооперировать теоретический и демо материалы. Тестовые задания уже не ограничиваются словесной формулировкой, да и могут представлять собой целый видеосюжет. Мультимедиа программки — это наукоемкий и очень дорогостоящий продукт, потому что для его разработки нужно соединить усилия не только лишь профессионалов в предметной области, преподавателей, психологов и программистов, да и живописцев, звукооператоров, сценаристов, монтажеров и остальных экспертов.

Виртуальная действительность (англ. virtual reality — вероятная действительность) — это новенькая разработка неконтактного информационного взаимодействия, реализующая при помощи мультимедиа среды иллюзию конкретного присутствия в настоящем времени в стереоскопически представленном «экранном мире». В таковых системах безпрерывно создается иллюзия «местопребывания» юзера посреди объектов виртуального мира.

Новейшие способности для сотворения АОС открыла в 90-е гг. гипертекстовая разработка, которая получила мощнейшее развитие благодаря способности сотворения гипертекста при помощи специального языка html (англ. HyperText Markup Language — гипертекстовый язык разметки), придуманного Тимоти Бернерс-Ли. гипертекст (англ. hypertext— сверхтекст), либо гипертекстовая система, — это совокупа различной инфы, которая может размещаться не только лишь в различных файлах, да и на различных компах.

Основная черта гипертекста — возможность переходов по так именуемым ссылкам, которые представлены или в виде специально оформленного текста, или определенного графического изображения. Сразу на дисплее компа быть может несколько гиперссылок и любая из их описывает собственный маршрут «путешествия». вместе с графикой и текстом можно связать ссылками и мультимедиа-информацию, включая звук, видео, анимацию. В этом случае для таковых систем употребляется термин гипермедиа.

Распространение гипертекстовой технологии в определенной мере послужило типичным толчком к созданию и широкому тиражированию на компакт-дисках различных электрических изданий: учебников, справочников, словарей, энциклопедий (школьная серия «1С: Репетитор», энциклопедические и учебные издания конторы «Кирилл и Мефодий» и др.). Внедрение в электрических изданиях разных информационных технологий (АОС, мультимедиа, гипертекст) дает значимые дидактические достоинства электрической «книжке» по сопоставлению с классической:

в технологии мультимедиа создается обучающая среда с броским и приятным представлением инфы, что в особенности презентабельно для школьников;

осуществляется Интеграция значимых размеров инфы (до 700 Мб) на едином носителе;

гипертекстовая разработка благодаря применению гиперссылок упрощает навигацию и предоставляет возможность выбора персональной схемы исследования материала;

на базе моделирования процесса обучения становится вероятным дополнить учебник тестами, выслеживать и направлять линию движения исследования материала, осуществляя, таковым образом, оборотную связь.

Перечисленные выше способности полностью реализованы в таком электрическом учебнике, как «Открытая физика» конторы «Физикон», представляющем из себя полный курс физики для школьников VII—XI классов и абитуриентов. Учебник работает в режиме диалога с обучаемым. Он включает наиболее 80 компьютерных тестов, учебное пособие, видеозаписи тестов, звуковые пояснения. Еще одним соответствующим примером реализации способностей современных информационных технологий является сборник компакт-дисков конторы «1С: Репетитор» «Российский язык, Физика, Химия, Биология (4 CD)». Программки сборника содержат подробное изложение всего теоретического материала по любому предмету, эквивалентное 3800 страничкам формата А4, около 6 ч дикторского текста, около 1400 иллюстраций, 400 компьютерных анимаций и видеофрагментов (хим и физические опыты, жизнь звериных), 70 интерактивных физических моделей, позволяющих изменять характеристики действий, 50 озвученных диктантов на все правила российского языка, встроенную контролирующую подсистему, включающую около 2000 тестов, задач и языковых практикумов (все — с ответами, почти все — с решениями). Любой компакт-диск содержит также необъятные справочные сведения (интерактивные раскрывающиеся таблицы, формулы и т.д.), биографии узнаваемых ученых, словарь определений, перечень литературы.

Тренировочные системы являются личным случаем обучающих систем. Подобные системы предусмотрены для закрепления за ранее изученного материала, отработки определенных способностей и умений, также тех методов деятель, которые должны воспроизводиться обучаемым на уровне, доведенном до автоматизма. Они могут быть как самостоятельным средством, так и заходить в качестве подсистемы в КОС. В их базе — предоставление обучаемому вопросцев, заданий, упражнений и обработка ответов с обеспечением соответственной оборотной связи.

системы для поиска инфы. Системы для поиска инфы, либо информационно-поисковые системы, издавна употребляются в самых разных сферах деятель. Но для образования это еще достаточно новейший вид программного обеспечения. В то же время современные требования к информационной компетентности подразумевают высочайший уровень познаний в области поиска, структурирования и хранения инфы. Педагоги могут употреблять сами, также предложить обучаемым разные информационно-поисковые системы: справочные правовые системы («Гарант», «Кодекс», «Эксперт Плюс»), электрические сборники библиотек, поисковые машины в Internet, информационно-поисковые системы центров научно-технической инфы и т.п. В конце концов, электрические словари и энциклопедии, гипертекстовые и гипермедиа системы также представляют собой системы для поиска инфы, сразу выполняя функции ДОС.

Моделирующие программки. одной из важных и всераспространенных обстоятельств использования моделирующих программ в обучении является Потребность моделирования либо визуализации каких-то динамических действий, которые проблемно либо просто нереально воспроизвести в учебной лаборатории либо классе. Такие программки, дозволяющие моделировать опыты, воображаемые либо настоящие актуальные ситуации, употребляются для активизации поисковой деятель обучаемых и в качестве самостоятельных программных средств, и в составе обучающих систем.

Компьютерное моделирование может основываться на математической модели, лабораторном опыте, анимации, в каких представлена работа некого компании, протекание того либо другого процесса и т.д. В моделирующих программках может быть обширное внедрение интерактивной графики (т.е. поддерживающей режим диалога), дающей обучаемому возможность не только лишь следить индивидуальности изучаемого процесса, да и изучить эффекты воздействия меняющихся характеристик на получаемые результаты, «поворачивая» при помощи мышки ручки устройств, «соединяя» смеси и т.д. [25]. Моделирующие программки могут быть и автономными, но почаще они входят в качестве подсистем в АОС. к примеру, в уже упоминавшемся электрическом учебнике «Открытая физика» исследование теоретического материала, решение задач поддерживается работой с моделирующими программками, которые дают обучаемому целостное деятельность, разрешают стать реальным экспериментатором. В учебнике создается особенная образовательная среда, в какой кроме математической модели, позволяющей изучить воздействие всех характеристик «в числах», можно узреть происходящие конфигурации и на графиках, и в видеоизображении физического процесса. Увлекательным направлением компьютерного моделирования является практикуемое за рубежом, также в ряде русских школ LEGO -конструирование на базе аппаратно-программного комплекса LEGO — лаборатория Control Lab®, состоящего из конструктора «ЛЕГО — лаборатория», пульта управления, присоединенного к индивидуальному компу и программки для разработки проектов. Работа с сиим комплексом знакомит малышей с основами конструирования, моделирования, автоматического управления при помощи компа [24].

К огорчению, пока круг обширно тиражируемых моделирующих программ, созданных для общеобразовательных и особых учебных заведений, в главном ограничивается разработками по физике, химии, ряду технических и прикладных дисциплин (раскрой материалов, , сборка и тестирование устройств и т. п.). Приятным исключением является МЭКОМ — компьютерная программка моделирования экономики и менеджмента созданная для старшеклассников. В Рф действуют несколько 10-ов клубов, объединяющих учащихся, которые не только лишь работают с данной программкой, да и участвуют в особых соревнованиях по работе с МЭКОМ.

Отдельного обсуждения заслуживает вопросец о методах зрительного представления инфы, либо визуализации в моделирующих программках.

Современные моделирующие программки, основанные на технологии мультимедиа, должны предоставлять обучаемым эффективную образовательную среду, в какой можно избрать, руководствуясь своим предпочтением образной либо вербальной инфы, соответственно, визуализированное либо текстовое к примеру, в почти всех электрических учебниках обучаемому предлагаются и видеофрагменты, иллюстрирующие те либо другие процессы, и обычное изложение в виде текста со статичными рисунками и схемами. Таковая визуализация (в том числе и динамических действий) может достигаться средством использования технологии мультимедиа.

Преподаватель должен осознавать, что удачливость результатов обучения впрямую зависит от способности выбора обучаемыми типа образовательной среды как на стадии ознакомления, так и на стадии обдумывания новейшего материала. исследование предпочтений обучаемых и результатов их работы с моделирующими программками указывает, что для обучаемых с выраженным вербальным типом для исследования даже динамических действий (более соответствующих для моделирующих программ) предпочтительны статические изображения, сопровождаемые текстовым описанием. В то же время обучаемые с доминированием образного типа мышления получат наиболее адекватный материал при использовании анимационных иллюстраций, но лишь в том случае, если они имеют достаточную подготовительную подготовку.

Микромиры. Микромиры — это особенные узкоспециализированные программки, дозволяющие сделать на компе специальную среду, созданную для исследования некой препядствия. На самом деле, это развитие подходов компьютерного моделирования. Мысль их сотворения берет начало в работах Жана Пиаже о когнитивном развитии малышей. Броский пример реализации — язык Лого, разработанный южноамериканским ученым Сеймуром Пейпертом для сотворения микромира Матландия (Mathland), созданного для исследования арифметики. Мысль обучения по Пиаже была в первый раз взята конкретно С. Пейпертом в качестве важного организующего принципа обучения при помощи компа. Выраженная в определениях практического использования, эта мысль помогает смоделировать для обучаемых условия, при которых они естественным образом станут овладевать областями познаний, ранее требовавшими специального обучения. Речь идет о организации для обучаемых собственного рода контактов с определенным либо абстрактным материалом, которым они могли бы воспользоваться в процессе обучения.

Нужно увидеть, что на принципах микромиров основываются некие игровые программки познавательного нрава, в каких играющий погружается в специальную среду, моделирующую жизнь городка, племени либо даже цивилизации, управлять которыми можно в рамках неких предопределенных законов и правил. Это нисколечко не противоречит самой концепции микромира, так как, по воззрению самого С. Пейперта, ее можно употреблять фактически для хоть какой предметной области — от геометрии до приемов жонглирования.

Инструментальные программные средства познавательного нрава. Для развития познавательных, либо когнитивных, свойств личности обучаемым должны предлагаться различные задания эвристического нрава[26], в каких требуется решить настоящую делему, изучить связи и закономерности тех либо других явлений, отыскать принципы построения разных структур и т д. И тут на помощь могут придти инструментальные программные средства познавательного нрава, которые основываются на принципе конструктора, позволяющего создавать обучаемым их собственное осознание новейших концепций, в рамках которых предоставляется возможность выстроить схему решения определенной препядствия, нередко визуализированную. В процессе данной нам работы обучаемый показывает осознание новейших знании и способности ранее приобретенных познаний. Подобные средства относят к группы умственных обучающих систем (ИОС), создание которых становится настоящим благодаря интенсивному росту способностей индивидуальных компов.

Проектирование ИОС базируется на работах в области искусственного ума, а именно, теории экспертных систем — сложных программных комплексов, манипулирующих особыми, экспертными познаниями в узеньких предметных областях. Как и человек-эксперт, эти системы решают задачки, используя логику и эмпирические правила, могут пополнять свои познания. В итоге, соединяя массивные компы с богатством людского опыта, экспертные системы увеличивают Ценность экспертных познаний, делая их обширно используемыми.

Соответствующим примером ИОС являются системы символьной арифметики (Mathlab, Maple, Mathematica и др.), помогающие делать разные символьные преобразования, встречающиеся в математических задачках, и доступные не только лишь студентам, инженерам, ученым, да и учащимся старших классов. Эти системы демонстрируют то, как следует делать исследование функций, дифференцирование, вычисление интегралов и особых функций и т.д. Возможность прослеживания всех шагов решения, развитая графика делают такие программные средства очень действенными для организации самостоятельной работы обучаемых, проведения практических занятий, подготовки демо материалов к урокам и лекциям. К группы ИОС можно также отнести и некие программные разработки, предназначенные конкретно для общеобразовательных учебных заведений, к примеру электрический учебник арифметики Л.Я. Боревского.

Инструментальные средства всепригодного нрава. Одной из важных задач образования является развитие креативных, либо творческих, свойств личности. Мы уже разглядели разные группы программного обеспечения ИТО, конкретно для этого предназначенные: информационно-поисковые и экспертные системы, моделирующие программки и микромиры. Но они не постоянно доступны преподавателю. Почаще он может предложить обучаемым всепригодные программные продукты (к примеру, изучаемые в школе и вузе графические и текстовые редакторы, электрические таблицы и т.п.), не относящиеся к уровню особых, созданных для педагогических целей. Но способности этих программных средств таковы, что при опытном подборе заданий, разработке на упражнениях атмосферы творчества внедрение этих программ помогает развивать у обучаемых воображение, фантазию, интуицию, инициативность, т.е. те личностные свойства, которые и относят к уровню творческих. Их целенаправленное внедрение дозволяет расширить способности образовательной среды и вывести на новейший уровень продуктивную поисково-исследовательскую и творческую деятельность обучаемых.

Так, текстовые редакторы стимулируют работу по выполнению разных письменных заданий: сочинений, эссе, рефератов и др. Они упрощают как их первоначальное оформление, так и следующие конфигурации и дополнения. Работа с таковой программкой, с одной стороны, прививает обучаемым чисто технические способности электрического набора и дизайна текста. С иной — это мощнейший инструмент, мотивирующий обучаемых к совершенствованию начальных результатов. Если же работа производится на компе, включенном в сеть, то возникает также возможность совместной работы обучаемых и преподавателя — внесение крайним собственных замечаний конкретно в текст по ходу его сотворения. Современный текстовый редактор, хотя и именуется «текстовым», дозволяет употреблять в документах разные графические изображения, приготовленные самими обучаемыми либо преподавателем при помощи сканера либо особых программ, взятые из графических библиотек либо в сети веб.

Для реализации эвристического и исследовательского типов обучения огромное инфы. Это могут быть и результаты измерений разных характеристик в процессе лабораторного опыта, и данные проведенного социологического опроса либо психического тестирования, которые нужно обработать, проанализировать и обобщить. И тут более легкодоступным всепригодным средством, позволяющим выявить имеющиеся закономерности и тенденции, подтолкнув тем к решению стоящей задачки, являются электрические таблицы. Программки, относящиеся к данной нам группы (к примеру, Microsoft Excel), дают возможность без исследования языков программирования делать расчеты по сложным формулам, включающим в себя проверку разных критерий и реализующим циклические методы и ветвления (к примеру, отыскать сумму либо количество чисел, удовлетворяющих некому условию).

Результаты вычислений обновляются автоматом при изменении входящих в формулу характеристик. Поданным таблиц можно выстроить график либо диаграмму, один лишь выбор которых может стать самостоятельным заданием. Диаграммы и графики не являются статичными — всякий раз при изменении использующихся при их построении данных они меняют свою конфигурацию. Все перечисленные индивидуальности делают электрические таблицы красивым инвентарем для компьютерного моделирования. Обучаемым не требуется писать специальную компьютерную программку. Довольно внести в таблицу формулы, отражающие сущность математической модели (экономического, физического, хим процесса), а потом, изменяя начальные данные, следить их воздействие на графиках. Включая интегрированный пакет, созданный для статистического анализа данных, нахождения хороших решений и т.п., электрические таблицы уменьшают время, нужное для вычислений и разрешают дать больше усилий постановке задач и исследованию результатов. Применение электрических таблиц благодаря строгости представления начальных данных и формул, нужных для получения результата, содействует развитию у обучаемых алгоритмического мышления, структурированного, системного подхода к представлению инфы и решению стоящей препядствия.

Внедрение графических редакторов выводит на отменно новейший, проф уровень дизайна творческих работ, содействует способности самовыражения обучаемых и, соответственно, их положительной мотивации к выполнению самой работы и использованию компа. Программки для сотворения компьютерных презентаций играют аналогичную роль для устного представления результатов работы. Не считая того, они весьма эффективны для приятных иллюстраций (графических, текстовых, видео, аудио) при чтении лекций, проведении семинаров, уроков, конференций. При помощи графических редакторов, позволяющих создавать анимации, обучаемые могут без помощи других проектировать компьютерные модели, иллюстрирующие разные процессы и явления. Таковая работа не только лишь дает доп демо материал преподавателю, да и полезна для самих обучаемых, так как не считая владения компьютерной программкой просит глубочайшего осознания сущности изображаемого. Но не это является основным достоинством данных программных средств.

Работа обучаемого в графическом редакторе выявляет уровень развития образного мышления и помогает его совершенствованию. Графические редакторы разрешают ему просто строить сложные геометрические объекты, учить их преобразования (растяжение, сжатие, сдвиг, поворот, отображение), строить произвольные проекции. Все это содействует развитию у обучаемых пространственного воображения. Универсальность современных графических редакторов делает их полностью уместными для компьютерного проектирования в декоративно-прикладном искусстве, в тех его направлениях, где требуется построение четких эскизов будущих изделий.

Инструментальные средства для обеспечения коммуникаций. Новейший импульс информатизации образования дает развитие информационных телекоммуникационных сетей. Глобальная сеть Internet обеспечивает доступ к огромным размерам инфы, хранящимся в разных уголках нашей планетки. Почти все специалисты разглядывают технологии Internet как революционный прорыв, превосходящий по собственной значимости возникновение индивидуального компа.

Инструментальные средства компьютерных коммуникации включают несколько форм: электрическую почту, электрическую конференцсвязь, видеоконференцсвязь, Internet. Эти средства разрешают педагогам и обучаемым вместе употреблять информацию сотрудничать в решении общих заморочек, публиковать свои идеи либо комменты, участвовать в решении задач и их обсуждении.

Электрическая почта (e-mail) — это асинхронная коммуникационная среда, что значит: для получения сообщения не требуется согласовывать время и пространство получения с отправителем, и напротив. Электрическая почта может употребляться как для связи меж 2-мя абонентами, так и для соединения 1-го — почти всех получателей. Эти индивидуальности ее работы целенаправлено употреблять для установления оборотной связи меж педагогами либо обучающими программками и одним либо несколькими обучаемыми независимо от их физического расположения. Электрическая почта обширно применяется также для координации и установления оборотной связи в дистанционном и открытом обучении.

нужно увидеть, что образовательные способности электрической почты (e-mail) более доступны из всех информационных и телекоммуникационных технологий и в то же время более недооценены. Особые почтовые программки основаны на схожих принципах, и, соответственно, для использования электрической почтой не требуется суровой проф подготовки. Электрическая почта имеет весьма широкие способности для улучшения свойства образовательного процесса. Это и средство доборной поддержки учебно-познавательной деятель, дающее красивые способности общения обучаемых с педагогом и друг с другом (при этом — секретного общения), и средство управления ходом образовательного процесса.

Поясним перечисленные способности. Так, при помощи электрической почты педагог может немедля распространить ответы на более нередко возникающие вопросцы, при этом не только лишь тем, кто спрашивал, да и всем остальным. Дальше, электрическая почта дозволяет снять барьеры, мешающие обучаемому задать вопросцы, связанные с неуввязками, лежащими вне изучаемой дисциплины. Электрическая почта может отменно поменять управление учебно-воспитательным действием, давая возможность заранее распространять результаты аттестации, распоряжения и другую информацию административного нрава. При помощи той же электрической почты и обучаемые могут разъяснить предпосылки собственного отсутствия на упражнениях, посылать извещения о отчеты о практике, проходящей в отдаленных местах, и т.п. Такое внедрение электрической почты делает у обучаемых чувство личного контакта как с педагогами, так и с администрацией учебного заведения.

При способности лучше встраивать доступ к электрической почте и в обучающие программки, с тем чтоб обучаемый имел возможность если и не получить консультацию, то хотя бы задать собственному преподавателю вопросец в случае появления затруднений либо выразить свое Мировоззрение по поводу работы программки.

Внедрение электрической почты дозволяет прирастить эффективность труда педагогов. В работе с огромным потоком обучаемых это может проявиться с большей степенью, если будет скооперировано обсуждение вопросцев, направляемых по электрической почте, в виртуальных семинарах либо специально организованных для данной нам цели рабочих группах. тут нужно учитывать то, что не всякий обучаемый добровольно включится в таковой вид учебной работы и, соответственно, требуется специфичная система поощрения.

В заключение отметим, что из перечисленных типов ресурсов конкретно электрическая почта обязана стать неотклонимым инвентарем всякого преподавателя. В учебном заведении ее можно обеспечить и без выхода в Internet, в рамках локальной сети. Ее простота, «безобидность» по сопоставлению с иными ресурсами, высокие способности как по индивидуализации работы с обучаемыми, так и организации их коллективной деятель, разрешают именовать эту технологию неотклонимой ИТО для современного учебного заведения.

Электрическая конференцсвязь — асинхронная коммуникационная среда, которая подобно электрической почте может употребляться для плодотворного сотрудничества обучаемых и преподавателей, являясь юзерам некоторым структурированным форумом, на котором можно в письменном виде выложить свое Мировоззрение, задать вопросец и прочесть высказывания остальных участников. Роль в направленных на определенную тематику электрических конференциях сети Internet весьма плодотворно для самообразования преподавателей и обучаемых. электрические конференции могут быть организованы и в границах локальной сети отдельного учебного заведения для проведения семинаров, протяженных по времени обсуждений и т. п. Асинхронный режим работы обучаемого содействует рефлексии и, соответственно, продуманности вопросцев и ответов, а способности использования файлов хоть какого типа (графика, звук, анимации) делают такие виртуальные семинары очень действенными.

Видеоконференцсвязь — в отличие от предшествующей формы имеет синхронный нрав, когда участники ведут взаимодействие в настоящем времени. тут может быть общение типа один на один (консультация), один ко почти всем (лекция), почти все ко почти всем (телемост). Эта коммуникационная разработка в истинное время употребляется в большей степени в высших учебных заведениях, имеющих разветвленную сеть филиалов. Основное препятствие для широкого использования — драгоценное оборудование, которое не постоянно доступно в локальных учебных центрах (филиалах) головного учебного заведения.

Компьютерные коммуникации выступают также как средство доступа к таковой технологии Internet, как WWW (World Wide Web), либо Глобальной Сети, состоящей из сотен миллионов информационных веб-сайтов, связанных ссылками. WWW поддерживает вместе с текстами, графикой и мультимедийные странички. Исходя из убеждений образовательных способностей это никак не пассивный ресурс, а среда, стимулирующая активность и самостоятельность обучаемых. В ней можно заниматься поиском инфы, но результаты часто непредсказуемы и зависят от находчивости и инициативности юзера. WWW дозволяет вступать в контакт с иными людьми (в синхронном либо асинхронном режиме) либо интерактивными программками, отвечая на вопросцы либо заполняя особые формы на Web — страничках. В конце концов, можно стать одним из миллионов «строителей» Глобальной Сети, создавая Web — странички и размещая их в WWW.

К числу базисных обычно относят последующие технологии Internet: WWW (англ. World Wide Web — Глобальная сеть) — разработка работы в сети с гипертекстами;

FTP (англ. File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) — разработка передачи по сети файлов случайного формата;

IRC (англ. Internet Relay Chat — последовательный разговор в сети, чат) — разработка ведения переговоров в настоящем масштабе времени, дающая возможность говорить с иными людьми по сети в режиме прямого диалога;

ICQ (англ. I seek you — я ищу тебя, можно записать 3-мя обозначенными знаками) — разработка Ведения переговоров один на один в синхронном режиме.

Специфичность технологий Internet состоит в том, что они предоставляют и обучаемым, и преподавателям большенные способности выбора источников инфы, нужной в образовательном процессе:

базисная информация, размещенная на Web- и FTP –серверах сети;

оперативная информация, систематически пересылаемая заказчику по электрической почте в согласовании с избранным перечнем рассылки;

различные базы данных ведущих библиотек, информационных, научных и учебных центров, музеев;

информация о компакт-дисках, видео- и аудиокассетах книжках и журнальчиках, распространяемых через internet–магазины.

средства телекоммуникации, включающие электрическую почту, глобальную, региональные и локальные сети связи и обмена данными, открывают перед обучаемыми и преподавателями широчайшие способности: оперативную передачу на любые расстояния инфы хоть какого размера и вида; интерактивность и оперативную оборотную связь; доступ к разным источникам инфы; компанию совместных телекоммуникационных проектов; запрос инфы по хоть какому интересующему вопросцу через систему электрических конференций.

Перечисленные способности современных телекоммуникаций содействуют развитию новейшей формы обучения — дистанционного. Это специфичная образовательная система, базирующаяся на современных педагогических и информационных разработках. Компьютерные коммуникации обеспечивают эффективную оборотную связь, которая обеспечивается как организацией учебного материала, так и общением (через электрическую почту, электрическую конференцию) с педагогом, ведущим определенный курс. Такое обучение на расстоянии и получило в крайние годы заглавие «дистанционного» (англ. distance education — обучение на расстоянии).

Почти всегда данный термин употребляется когда «доставка» учебного материала, взаимодействие преподавателя и обучаемого обеспечивается при помощи современных информационных и коммуникационных технологий (телевидение, радио, компьютерные коммуникации). Этот термин подчеркивает отличие предлагаемой формы обучения от классической заочной, когда для обмена сообщениями педагог и учащиеся употребляли почтовую связь.

Организация дистанционного обучения, как правило, базируется на спец учебной инфраструктуре. Почаще всего это особый центр, в составе которого имеются методическое подразделение, разрабатывающие и распространяющие надлежащие учебные материалы, также группа технической поддержки, обеспечивающая функционирование студии учебного телевидения, образовательного Web-сервера и остальных специализированных узлов компьютерных коммуникаций.

Дистанционное образование дозволяет решать задачки обучения и увеличения квалификации людей, находящихся вдалеке от учебных, научных и технических центров, и получает все наиболее обширное распространение, так как содействует ублажению образовательных потребностей общества.

В заключение наиболее тщательно остановимся на организации взаимодействия педагога и обучаемых, основанного на применении конкретно коммуникационных технологии. При всем этом речь будет идти не только лишь о дистанционном обучении, да и о классическом, очном, в рамках которого у педагогов и обучаемых имеется возможность широкого использования электрической почты, электрических конференций и различных ресурсов сети Internet.

Современные коммуникационные технологии разрешают индивидуализировать и активизировать образовательный процесс даже в рамках группового сообщающего обучения, в базе которого лежит способы классической образовательной системы получают благодаря способностям коммуникационных технологий новое развитие. Так, лекции, содержащие материал, восприятие которого не просит доп обсуждений, могут быть подготовлены в электрическом виде, выставлены в локальной сети, в Internet либо в электрической конференции. Конспекты лекций могут дополняться выборками статей, доп материалами, адресованными определенным студентам. Личное обучение как таковое реализуется в главном средством таковых технологий, как ICQ, электрическая почта, обеспечивающих общение студента с педагогом в приватной форме. технологии чатов, видео- и электрических конференций разрешают проводить как оперативные коллективные обсуждения, дискуссии, так и протяженные по времени виртуальные семинары. В крайнем случае порядок работы обусловливается асинхронностью образовательной среды: участники электрического семинара готовят сообщения, которые отправляются по электрической почте для рассмотрения всей группой. Дальше следует направляемое педагогом их обсуждение, по окончании которого участники группы подводят итоги, снова-таки представляемые всей группе. Таковая структура владеет известной гибкостью в плане использования времени: нет твердых требований по включению в обсуждение в определенный момент, а есть возможность обмозговать обсуждаемую делему и навести свое письмо в более комфортное для обучаемого время. Вклад всех участников группы в таком семинаре отлично виден и педагогу, и обучаемым, что может служить доп стимулом к активной работе. Управление электрическим семинаром просит от педагога определенных способностей в принятии оперативных решений, связанных с необходимостью навести обсуждение в необходимое русло, обеспечить правильность выражений, активизировать обучаемых, содействовать как проявлению особенности, так и совместному творческому поиску.

§1.2. Психические нюансы информатизации образовательной системы

Ещё Норбертом Винером было сформулировано положение о том, что технические средства, применяемые культурой данного общества, оказывают определённое воздействие на преобладающие методы мышления. Информационные технологии не только лишь меняют само существо связанной с ними деятель, да и оказывают как прямое, так и косвенное действие на Личность человека, что потом может проявляться также и в тех видах деятель, которые впрямую никак не соединены с их применением. Всё это разъясняется тем, что наше мировосприятие в главном обосновано и ограничено теми средствами, которые мы используем в различных видах собственной деятель. В процессе обучения на базе ИТО человек при помощи новейших средств осваивает новейшие группы, дающие новейшие представления о картине мира, что потом, непременно, будет сказываться в остальных, не только лишь учебных сферах его деятель.

Индивидуальности действия ИТО на заключающееся в активном отражении субъектом объективного мира и саморегуляции на этой основе своего поведения и деятельности»>психику обучаемого. Есть разные ситуации, обусловливающие действие ИТО на человека и их взаимодействия с окружающей средой) — системное свойство высокоорганизованной материи обучаемого. Это, естественно, и конкретное взаимодействие с той либо другой информационной технологией в рамках учебно-познавательной деятельности. Дальше, не стоит забывать о широком распространении компьютерных игр и особых аттракционов, основанных на технологии виртуальной действительности. Даже те, кто никак напрямую не соприкасается с компами, являются их косвенными юзерами, глядя анимированные киноленты, пользуясь кредитными карточками и т.д. Ну и, в конце концов, сами преподаватели и обучаемые, интенсивно взаимодействующие с информационными технологиями, распространяют их воздействие все далее и далее.

Применяя ИТО в образовательном процессе, преподаватель должен учесть последующие главные индивидуальности.

Во-1-х, те новообразования, которые появляются под воздействием ИТО, переносятся в условия обычного общения. Исследования психологов проявили, что существенно усиливаются требования к точности формулировок, логичности и последовательности изложения, увеличивается

Во-2-х, наблюдается и оборотный процесс: индивидуальности классической деятельности стают присущи и компьютеризованной.

В работе как со школьниками младших классов, так и со студентами преподавателям приходится весьма нередко следить элементы «очеловечивания» программ и самих компов, когда юзер (начинающий либо высококвалифицированный) восполняет поле собственной деятель отсутствующими, но, по всей видимости, просто необходимыми элементами. Опытнейшему преподавателю либо психологу время от времени довольно просто поглядеть на то, как оформлен «Десктоп» на дисплее компа, чтоб почти все осознать о человеке.

Подобные обратно направленные действия и сформировывают сложную и противоречивую структуру разных видов деятель (в том числе и учебно-познавательный), основанной на применении информационных технологии.

Воздействие ИТО на личность обучаемого быть может выражено в большей либо наименьшей степени: от локального, касающегося ограниченного круга психологических явлений (к примеру, внедрение компьютерного слэнга), до глобальных, свидетельствующих о изменении личности в целом (Internet — зависимость, синдром взломщика и т.п.). нужно увидеть, что психологи, преподаватели, спецы в области информационных технологий уделяли и уделяют много внимания исследованию последствий информатизации для разных видов деятель — игровой, учебной, проф. Но вопросцы глобальных конфигураций личности полностью еще не исследованы, вот почему становится понятной необходимость роли преподавателей, психологов в экспертизе разрабатываемых проектов по внедрению НТО. В этом случае возникает возможность выявить и принять меры как для нейтрализации негативного действия ИТО на Личность обучаемого, так и для сотворения критерий, в каких в большей степени сумеют проявить себя достоинства, обеспечивающие применение этих технологий.

Соответствующим примером служит внедрение в качестве ИТО Internet-технологий, дающее возможность положительных преобразований личности на базе высококачественного конфигурации коммуникативной и познавательной деятель, самого стиля обучения, так как при работе в Internet увеличивается активность познающего субъекта, индивидуализируется процесс обучения, преодолеваются стереотипы авторитарного стиля взаимодействия преподавателя и ученика, возникает доступ к разным, тотчас противоречивым, источникам инфы. Все это провоцирует развитие личности обучаемого — самостоятельности его суждений, инициативности, мобильности. Но есть и отрицательные последствия: интенсивное умственное и творческое развитие не гарантирует того, что обучаемый удачно приспосабливается к запросам и требованиям социальной среды. Реальна и Internet-зависимость, которой могут подвергнуться обучаемые самых различных возрастов. Психические последствия этого явления — соц изоляция (частичный либо полный отказ от общения с иными людьми, подмена настоящих друзей виртуальными, ослабление чувственных реакций, существенное сужение сферы интересов и т.п.). Некие избавляются от этого пристрастия без помощи других, вволю «нагулявшись» по глобальной сети, в то время как для кого-либо может потребоваться и помощь психолога.

Психические механизмы действия информатизации. Большенный энтузиазм представляет также вопросец о том, каким образом те либо другие психические составляющие, сформированные под действием ИТО, переносятся в классические, «безкомпьютерные» сферы деятель, т.е. в чём состоит сущность психических устройств действия информатизации. Ответ на этот вопросец весьма важен для преподавателя, так как дозволяет употреблять не только лишь прямое, да и косвенное действие ИТО.

Перенос умений и способностей работы с ИТО на способности классической деятельности может осуществляться при помощи аналогии и уподобления собственной деятель работе технического устройства. Так, преподаватели, применяющие ИТО, отмечают, что эти технологии конвертируют учебную деятельность, внося в нее четкость, эффективность, предсказуемость. В то же время важной задачей преподавателя становится показать обучаемым ограниченность подобного подхода. недозволено исключать воздействие простых (механических) методов «мышления» почти всех компьютерных обучающих программ на развитие методов мышления обучаемых. нужно перевернуть ситуацию, показав обучаемым, каким образом сознательно избрать и применить рациональные методы решения задач по аналогии с компом, но используя оптимальный подход к построению конкретно необычного решения, путь к которому даст подсказку интуиция, гипотеза, нестандартный, иррациональный взор на делему.

Не отрицая того, что ИТО содействуют развитию новейших форм учебной деятель, получению новейших познаний, умений и способностей, отметим, что наблюдается и движение в оборотном направлении. Используя для этого явления термин реверсия, психологи соображают под ним возрождение ряда ранее очень важных, но потом в значимой степени утративших свою роль психологических компонент.

Одним из более соответствующих примеров является возрождение (правда, в новейших, видоизмененных формах) эпистолярного творчества. Электрическая почта, чаты, телеконференции востребовали способностей письменного общения, которые в почти всех продвинутых странах оказались фактически позабытыми благодаря широкому распространению телефонной связи. Там, где обучаемым стают доступны коммуникационные технологии, естественным образом создаются условия для появления у их мотивации овладения письменной речью. Мы становимся очевидцами зарождения специфичной подкультуры, включающей правила знакомства в Internet, этикет электрической деловой и личной переписки (а именно требующий неотклонимого резвого ответа на каждое приобретенное письмо), специфичный символьный язык, позволяющий передать в сообщении свое настроение. Internet переводит на новейший, общедоступный уровень межэтническое общение, ведет к актуализации общекультурных знаний, делает мотивацию и условия для интенсивного исследования зарубежных языков в процессе переписки.

Внедрение всех больших технологий в разные сферы деятель весьма нередко впрямую преследует в качестве главный цели освобождение человека от рутинных операций и, как следствие, создание критерий для его развития. Так п внедрение ИТО равномерно делает ненадобными не только лишь почти все умения и способности, но даже формы деятель. Но никак не постоянно подобные утраты являются допустимыми. к примеру, никто не будет опровергать огромных способностей электрических таблиц, позволяющих создавать не только лишь обыденные вычисления, да и помогающих избавившись от рутинных операций, перейти к анализу данных. В то же время обширное и не постоянно оправданное внедрение микрокалькуляторов даже в исходной школе ведет к утрате способностей устного счета, резвого счета и т.п. В итоге это приводит к тому, что учащиеся не могут верно оперировать самим понятием числа, так как не прочуяли главные операции с числами.

Большая опасность тут кроется в том, что современные ИТО нередко обеспечивают легкость получения различной инфы. Потому задачка преподавателя заключается в том, чтоб навести усилия обучаемых на самостоятельную выработку новейших познаний (не инфы!), представляющих из себя итог познавательного процесса, приобретенный самим обучаемым. Так, к примеру, различные программные комплексы для статистической обработки, системы символьной арифметики дают фактически готовые и наглядно иллюстрированные решения различных задач, получение которых ни в коем случае не обязано быть самоцелью. Тут мощнейший потенциал ИТО может вывести на новейший уровень «классические» способности обучаемых: поиск и установление взаимосвязей меж разными параметрами, уточнение постановки задачки, сравнение разных способов решения, анализ результатов, обобщение приобретенных познаний.

Широкому внедрению ИТО непременно должны сопутствовать особые меры, направленные на эмоциональное развитие обучаемых. Опасность технократического мышления, развивающегося под прямым и косвенным воздействием информационных технологий, по воззрению психологов, заключается в том, что для такового мышления свойственны «примат средства над целью, цели над смыслом и общечеловеческими интересами, смысла над бытием и реальностями современного мира, техники (в том числе и психотехники) над человеком и его ценностями».

Итак, последствия внедрения ИТО могут быть как положительными, так и негативными, к оценке той либо другой технологии недозволено подступать односторонне. Проектируя внедрение ИТО в учебно-воспитательном процессе, преподаватель должен проанализировать те вероятные прямые и косвенные действия на Личность обучаемого, которые и будут определять его развитие.

§1.3. Применение компьютерных технологий при чтении лекций

Одним из главных компонент учебного процесса в институтах являются обзорные лекции по общенаучным и особым дисциплинам. Тенденция к сокращению размера лекционных занятий ставит задачку существенного увеличения информативности и эффективности всякого часа поточной лекции. Техническим средством решения данной нам задачки и новейшей формой подготовки и чтения лекций стают компьютерные мультимедийные технологии.

До этого всего, следует направить внимание на дидактические способности использования в учебном процессе электрического конспекта лекций. ЭКЛ предназначен для лектора и употребляется лектором с учетом его персональной манеры чтения лекции, специфичности дисциплины, уровня подготовленности потока и т. д.

электрический конспект дозволяет программно скооперировать слайд-шоу текстового и графического сопровождения (фотоснимки, диаграммы, картинки) с компьютерной анимацией и численным моделированием изучаемых действий, с показом документальных записей натурного опыта. ЭКЛ совмещает технические способности компьютерной и мультимедийной техники в предоставлении учебного материала с {живым} общением лектора с аудиторией. Его практическое внедрение подразумевает наличие TV-выхода в лекционном компе (либо наружного TV-кодера), видеопроектора либо телевизоров с большенный длиной диагонали экранов. Для демонстраций фрагментов видеосопровождения дисциплины (видеолекций, научно-познавательных кинофильмов и т. д.) нужен видеомагнитофон (если видеоплейер, то лучше со счетчиком пленки).

Главный единицей ЭКЛ является слайд, либо кадр предоставления учебной инфы, учитывающий эргономические требования зрительного восприятия инфы. Требования касаются разборчивости шрифтов обозначений и надписей, отсутствия брутальных полей и противных чувств при динамическом проигрывании графических материалов, правильного расположения инфы в поле восприятия, отсутствия цветового дискомфорта, оптимизации яркости графиков по отношению к фону.

Как демонстрируют исследования при использовании информационных технологии восприятие учебного материала повысилось. Наиболее 70% студентов считают нужным внедрение, время от времени видеолекций. Фактически все положительно оценили внедрение компьютерного практикума вместе с физическими лабораторными работами. Около 75% студентов отметили улучшение чувственного состояния на лекции и увеличение энтузиазма к изучаемому предмету. При всем этом постоянно успевали конспектировать лекцию около 78% слушателей, неизменные трудности с конспектированием отметили приблизительно 6% студентов. Ни один из респондентов не желал бы возвратиться к классической форме лекции. Просмотр конспектов у всего потока студентов показал, что существенно возросло их свойство, что сказалось и на повышении успеваемости. Критичные замечания студентов касались размера применяемых шрифтов в текстовом комменты и фона слайдов, пожелания — большего количества компьютерных анимаций и виртуальных моделей.

Применение информационных технологий подготовки ЭКЛ просит новейших подходов и к эстетике лекционного процесса. Оформление лекции-презентации с показом видеофрагментов и компьютерной виртуальной действительности не обязано приметно отставать от уровня дизайна web-страниц Веба и телепрограмм. В таковых критериях увеличиваются проф требования к педагогам физики, химии, арифметики и остальных дисциплин в плане владения современными программными средствами и (либо) организации совместной работы над курсом лекций предметников и компьютерных дизайнеров.

Глава II. Внедрение информационных технологий при исследовании темы «Электричество и магнетизм»

§2.1. Общие вопросцы методики преподавания темы «Электричество и магнетизм»

Значимость исследования электромагнитных явлений обоснована тем, что из всех узнаваемых типов физических взаимодействий электромагнитные взаимодействия играют более важную роль. Они содержат в себе все атомные, молекулярные, хим и био процессы, также все процессы, связанные со светом, радиоизлучением и рентгеновским излучением. Нереально разъяснить сходу все электромагнитные явления. Потому в первой части курса «Электричество и магнетизм» рассматривается взаимодействие недвижных друг относительно друга и относительно наблюдающего электронных зарядов. Этот раздел именуется «Электростатика». Во 2-ой части, которая именуется «Электронный ток», изучаются явления, связанные с движением электронных зарядов с неизменной скоростью. Дальше в разделе «Магнитное поле» делается переход к исследованию магнитных явлений и их связи с электронными явлениями.

Электростатика. Электронное поле

Тему «Электростатика» необходимо начать с подтверждения существования 2-ух типов зарядов. Непременно, это следует создать при помощи простых опытов. к примеру, если потереть эбонитовую палочку о шерсть (к примеру, о кошачью) и поднести палочку к шарику бузины, подвешенному на шелковой нити, то шарик притянется к заряженной палочке (рис. 1). Но если шарик коснется палочки, то он здесь же оттолкнется. Предложите ученикам помыслить, почему это происходит, и позже растолкуйте опыт.

Дальше следует перейти к анализу нрава взаимодействия зарядов и на опыте показать, что схожие электронные заряды отталкиваются, а обратные — притягиваются. Для этого можно зарядить эбонитовую палочку, потерев ее о шерсть, а потом прикрепить ее на подставке так, чтоб она смогла поворачиваться. Буквально так же следует зарядить конец иной таковой же палочки и поднести ее к первой. Два заряженных конца отвернутся друг от друга, указывая на то, что заряженные идиентично тела отталкиваются (рис. 2). Повторите опыт, потерев две стеклянные палочки о шелк.

Пусть сейчас ученики пошевелят мозгами, что произойдет, если одним из заряженных тел будет стеклянная палочка, а остальным — эбонитовая. Пусть ученики попробуют сами прийти к выводу. Можно показать и остальные опыты.

к примеру, можно взять два совсем схожих электроскопа и один из их зарядить при помощи стеклянной палочки, потертой о шелк. Потом при помощи проводника с изолирующей ручкой шарики электроскопов соединить. Если электроскопы совсем схожи, то опосля соединения лепестки расползаются на один и этот же угол. Это гласит о том, что полный заряд распределяется меж 2-мя электроскопами поровну. Если позже один электроскоп зарядить при помощи стеклянной палочки, потертой о шелк, а иной — при помощи эбонитовой палочки, потертой о шерсть, до схожего отличия лепестков, а позже соединить шарики проводником, то лепестки обоих электроскопов опадут. Это свидетельствует о том, что взятые в равных количествах заряды стеклянной и эбонитовой палочек возместят (нейтрализуют) друг друга.

В арифметике при сложении 2-ух равных величин, имеющих различные знаки, выходит нуль. По аналогии договорились считать заряды, возникающие на стекле, положительными, а на эбоните — отрицательными. Подчеркните, что так приняли, можно было договориться, напротив, считать заряды, возникающие на стекле — отрицательными. Принципиально другое: существование 2-ух видов электронных зарядов. Можно задать вопросец: когда вы расчесываете волосы пластмассовой расческой, какие заряды получают волосы — одноименные либо разноименные? Схожи ли по знаку заряды на расческе и волосах?

часть энергии, затраченной на обоюдное трение нейтральных тел, перебегает в энергию движения некого числа электронов. тело, которое наименее крепко держит входящие в его состав электроны, дает при трении больше электронов, чем получает, потому оно заряжается положительно. к примеру, шерсть держит входящие в ее состав электроны наименее крепко, чем эбонит. Потому электроны перебегают в большем количестве с шерсти на эбонитовую палочку, а не напротив.

Нередко школьники не соображают роль трения при электризации трением. Поясните, что главный предпосылкой является не само трение, а факт тесноватого соприкосновения тел. В итоге тесноватого соприкосновения 2-ух различных тел часть электронов перебегает с 1-го тела на другое. В итоге одно тело постоянно приобретает отрицательный заряд, другое — положительный. Под тесноватым соприкосновением понимается такое сближение тел, когда расстояния меж атомами либо молекулами, лежащими на поверхности этих тел, стают такового же порядка, что и расстояния меж ними снутри тел (~10-8 м). Настоящие тела не бывают совершенно гладкими. Потому при их соприкосновении такие расстояния достигаются лишь в отдельных точках и число электронов, переходящих с 1-го тела на другое, не много. Трение же наращивает число участков «тесноватого» соприкосновения, и в итоге возрастает общий заряд, который окажется на любом из тел при их разъединении.

При исследовании закона взаимодействия электронных зарядов необходимо поведать о опытах Кулона и Кавендиша. Обсуждая законКулона, следует выделить, что он установлен для недвижных электронных зарядов. Экспериментально измерить величину передвигающегося заряда нереально, но на основании косвенных суждений можно утверждать, что величина заряда не зависит от скорости движения носителя заряда. Другими словами величина заряда является инвариантом и не меняется при переходе от одной системы отсчета к иной. Справедливость закона Кулона не один раз проверялась потом. С высочайшей точностью он производится и при огромных расстояниях, порядка размеров Вселенной, и при малых расстояниях, порядка размеров атома. Можно напомнить о законе глобального тяготения Ньютона и провести сопоставление этих законов. Принципиально отметить, что оба закона установлены на базе теории дальнодействия. Современная теория считает, что всякое взаимодействие осуществляется через поле. Взаимодействие покоящихся электронных зарядов осуществляется средством электронного поля: любой заряд делает электронное поле, и это поле действует на иной заряд, помещенный в это поле. Потому законКулона можно формулировать последующим образом: сила, работающая в вакууме на покоящийся точечный заряд со стороны поля, создаваемого остальным, также покоящимся и точечным зарядом, прямо пропорциональна величине этих зарядов, назад пропорциональна квадрату расстояния меж ними и ориентирована вдоль полосы, соединяющей эти заряды.

Поясните, что введение понятия напряженности электронного поля дозволит записать силу, действующую на заряд в локальной форме: если законКулона связывает величины, относящиеся к различным точкам места, то выражение связывает величины, относящиеся к одной и той же точке места.

Введите понятие силовых линий либо линий напряженности электронного поля. Растолкуйте, почему по густоте расположения силовых линий можно судить о напряженности поля в данной области места. Постройте и покажите на опытах картины силовых линий заряженных шариков, 2-ух пластинок, 2-ух колец. Поясните, что силовые полосы служат лишь для приятного изображения распределения поля в пространстве. Никакого физического смысла они не имеют.

Весьма принципиальным при вычислении напряженности полей, создаваемых системой точечных зарядов либо заряженных тел конечных размеров, является принцип суперпозиции. Поясните, как при помощи принципа суперпозиции можно вычислить напряженность поля заряженной нити либо поля диполя. В общем случае для заряженных тел сложной формы расчет напряженности поля в данной точке места задачка массивная, но решаемая, если понятно распределение заряда на теле.

Рассмотрев расчет напряженности полей при помощи принципа суперпозиции, можно перейти к аксиоме Гаусса и применению ее для расчета напряженности электронного поля заряженных тел. Полезно одну и ту же задачку, к примеру, задачку о напряженности поля, создаваемого умеренно заряженной нескончаемой нитью, решить обоими способами. Но поясните, что аксиому Гаусса целенаправлено применить лишь тогда, когда электронное поле владеет какой-нибудь симметрией. При решении задач непременно проводите анализ решения, делая упор на физическом смысле приобретенного результата.

Электронное поле, как и гравитационное, является центральным. Потому работа сил электростатического поля не зависит от формы линии движения. Перемещение данного заряда определяется только положением исходной и конечной точек линии движения, это важное свойство электронного поля недвижных зарядов. Оно дозволяет ввести для его свойства новое понятие потенциала. Нагляднее всего это можно создать, вычислив работу по перемещению пробного заряда в поле точечного недвижного заряда. Потому что с иной стороны работу ограниченных сил можно представить как разность возможных энергий, то, сравнивая приобретенные выражения для работы, просто найти потенциальную энергию взаимодействия точечных электронных зарядов. Обратите внимание учащихся на то, что возможная энергия взаимодействия зарядов определяется с точностью до случайного слагаемого, которое можно задать произвольным образом. к примеру,

естественно допустить, что заряды, создающие электронное поле, размещены в конечной области места. При удалении от данной нам области поле слабеет и на бесконечности оно совершенно отсутствует. Подчеркните, что по какому бы пути заряд не перемещали из одной и той же точки на бесконечность, работа будет одна и та же. Но для другого заряда эта работа уже будет другой. Вправду, если прирастить величину заряда в 2, 3, n раз, то сила, работающая на заряд (), увеличивается во столько же раз, и во столько же раз растут работа и возможная энергия взаимодействия заряда с источником поля. Потому возможная энергия не может служить конкретной чертой поля. Но отношение возможной энергии к величине пробного заряда уже не зависит от величины заряда, его уже можно употреблять для свойства поля, вместе с напряженностью поля. Это отношение и именуют потенциалом электронного поля. Потому что при удалении от заряда создаваемое им поле слабеет, то потенциал нескончаемо удаленной точки считают равным нулю.

Поясните, что введение потенциала принципиально и поэтому, что, если известны потенциалы в 2-ух точках поля, то работу по перемещению заряда можно выразить через разность потенциалов в этих точках. Напротив, вычислив работу по перемещению заряда из одной точки поля в другую, находим совершенно точно разность потенциалов. Потому что потенциал определяется с точностью до случайной неизменной величины, физический смысл имеет не потенциал, а разность потенциалов.

Таковым образом, для свойства электростатического поля употребляются две величины: векторная величина — напряженность и скалярная величина — потенциал. Покажите, что введение потенциала дозволяет употреблять иной метод графического описания электронного поля при помощи эквипотенциальных поверхностей. Принципиально выделить, что эти две свойства соединены вместе. Обоснуйте, что полосы напряженности перпендикулярны к эквипотенциальным поверхностям.

Обратите внимание учащихся на то, что все рассуждения о свойствах и свойствах электростатического поля касались поля в вакууме. В настоящих критериях электронное поле существует в веществе: в проводниках, в диэлектриках, в полупроводниках. Начать исследование темы «Электронное поле в веществе» необходимо с проводников. Поясните, что их характеристики обоснованы наличием в их вольных электронов, которые в итоге термического движения могут передвигаться по проводнику в любом направлении. При наличии электронного поля на термическое хаотическое движение накладывается упорядоченное движение электронов, что приводит к перераспределению электронных зарядов в проводнике — электронной индукции. Растолкуйте, почему снутри неразряженного проводника, находящегося в электронном поле, напряженность поля равна нулю, потенциал постоянен, при всем этом весь заряд распределен по поверхности проводника.

Нередко ученики не могут осознать физический смысл понятия «электроемкость», не могут разъяснить, почему электроемкость данного проводящего тела зависит от расположенных поблизости него остальных тел. Появляются трудности при решении задач. Потому следует тщательно разобрать с учениками эти вопросцы.

Полезно объяснить это понятие на опытах, к примеру, с шарами разных радиусов: заряженные схожими количествами электро энергии, они оказываются под разными потенциалами. Покажите, что если наращивать заряд шара, то пропорционально вырастает и потенциал. Отсюда формула , где C — коэффициент пропорциональности, именуемый электроемкостью проводника. На опыте можно показать, что электроемкость зависит от диэлектрической проницаемости среды. Разъяснение данной нам зависимости можно отдать, если уже рассмотрены характеристики диэлектриков. Вправду, если мы заряжаем железный шар, сообщая ему некий заряд q, то под действием электронного поля шара происходит поляризация окружающего его диэлектрика. На поверхности диэлектрика, соприкасающейся с поверхностью шара, возникает заряд q’ обратного знака, по величине наименьший q. Он также делает вокруг себя поле, в итоге что потенциал поверхности шара миниатюризируется. Уменьшение потенциала шара при постоянном заряде q гласит о увеличении электроемкости шара.

На опыте можно также показать, что при приближении к заряженному шару какого-нибудь проводящего тела потенциал шара также миниатюризируется. Это гласит о увеличении электроемкости шара. Таковым образом, электроемкость проводника зависит от остальных проводящих тел, окружающих данный проводник. Разъясняется это последующим образом. Под электроемкостью мы осознаем физическую величину, измеряемую отношением величины заряда, находящегося на данном проводнике, к величине потенциала этого проводника. Потенциал же проводника зависит не только лишь от заряда на нем самом, да и от зарядов всех окружающих тел. Если даже окружающие проводники не были за ранее заряжены, то при сообщении заряда данному проводнику на окружающих проводниках индуцируются заряды, вследствие что потенциал данного проводника миниатюризируется, а электроемкость возрастает. Это положено в базу устройства конденсаторов. В конденсаторах благодаря специальному расположению и форме проводников электроемкость фактически не зависит от наличия окружающих тел. Поведайте, как устроены конденсаторы разных типов (плоские, сферические, цилиндрические). Растолкуйте, что при малой величине зазора меж обкладками конденсатора практически все поле сосредоточено меж ними, полосы напряженности начинаются на одной из обкладок и завершаются на иной. Потому окружающие тела фактически не подвергаются действию поля, создаваемого зарядами на обкладках конденсатора, а как следует, на их и не появляются заряды, способные поменять потенциал на обкладках конденсатора.

Предназначение конденсаторов в разных устройствах различно. Конденсаторы могут употребляться для скопления зарядов большенный величины. Включение конденсатора вместе с катушкой индуктивности дозволяет сделать электронную колебательную систему. Запасенная в электронном поле конденсатора энергия перебегает в энергию магнитного поля в катушке и напротив; появляются электромагнитные колебания. Такую систему можно настроить на всякую частоту, что употребляется в приемных и передающих устройствах.

Разглядите вероятные соединения конденсаторов на примерах.

При исследовании электронного поля в диэлектриках вероятны два подхода: макроскопический и микроскопичный. В первом случае вводится макроскопическая черта — диэлектрическая проницаемость среды, которая быть может определена экспериментально. Диэлектрическая проницаемость указывает, во сколько раз напряженность поля в диэлектриках различается от напряженности поля в вакууме.

Трудности при микроскопичном описании состоят в том, что есть различные виды диэлектриков и разные механизмы их поляризации. Но во всех вариантах на поверхности однородного диэлектрика возникают поляризационные либо связанные заряды (в случае неоднородного диэлектрика появляются к тому же большие поляризационные заряды). Связанные заряды не могут свободно передвигаться по диэлектрику, но они, так же как и вольные заряды, делают электронное поле. Вектор напряженности электронного поля связанных зарядов ‘ постоянно ориентирован обратно вектору напряженности наружного поля 0. Потому результирующее поле согласно принципу суперпозиции будет равно = 0 + ‘, что и приводит к ослаблению поле в диэлектрике.

Неизменный электронный ток

Электронный ток — это упорядоченное движение электронных зарядов. В сплавах в переносе тока участвуют электроны. Полезно поведать о опытах, которые это обосновывают. Как указывает опыт, ученики плохо представляют для себя, что такое упорядоченное движение. Нередко молвят, что в отсутствие электронного поля вольные электроны участвуют в термическом хаотическом движении, а при включении поля они начинают двигаться в направлении поля. По сути это не так. При включении поля на хаотичное движение электронов накладывается упорядоченное движение электрического газа. Это похоже на движение, но при движении ветра рой начинает передвигаться в определенном направлении, при всем этом нрав движения мошек снутри роя сохраняется. Скорость упорядоченного движения много меньше скорости термического движения. Принципиально отметить, что скорость распространения тока в проводнике отлична от скорости упорядоченного движения электронов. Скорость распространения тока определяется скоростью распространения электронного поля в проводнике, которая равна 3108 м/с. Скорость упорядоченного движения электронных зарядов зависит от напряженности поля в проводнике. Так при напряженности поля Е = 1 В/см скорость упорядоченного движения электронов составляет 0,5 мм/с. Таковым образом, скорость распространения тока определяется скоростью распространения электронного поля вдоль проводника. Можно при разъяснении этого провести аналогию с течением воды по трубе. На водопроводной станции начинает работать насос, повышающий давление воды в данном месте. Это завышенное давление распространяется по воды вдоль трубы со скоростью звука (в воде — со скоростью 1 км/с), потому через 1 секунду частички воды начинают двигаться на расстоянии 1,5 км от конца трубы, а через 60 секунд — на расстоянии 90 км. Если труба имеет длину 90 км, то через минутку опосля включения насоса вода начнет вытекать из трубы. При всем этом частички воды движутся намного медлительнее, и будет нужно несколько часов для того, чтоб они прошли расстояние 90 км.

Подчеркните, что за направление электронного тока условно принято направление, в каком под действием имеющейся разности потенциалов двигались бы положительные заряды. Потому, если носителями зарядов являются положительные ионы, то направление тока совпадает с направлением движения зарядов, если носителями зарядов являются электроны, то направление тока и направление движения зарядов обратны.

Введите понятие плотности тока. Подчеркните, что сила тока является скалярной чертой тока, а плотность тока — векторной. Направление вектора плотности тока совпадает с направлением скорости упорядоченного движения положительных зарядов.

При достаточной подготовке учеников полезно разглядеть традиционную теорию проводимости металлов и на теоретическом уровне получить выражение закона Ома. Для этого следует объяснить, что в выражение заходит средняя скорость упорядоченного движения электронов на среднем пути вольного пробега меж препятствиями, которые электрон встречает при собственном движении. (Это могут быть ионы, расположенные в узлах кристаллической сетки, атомы примеси, электроны). Электрон в проводнике движется с убыстрением, которое ему докладывает сила, работающая со стороны электронного поля и равная . Двигаясь с убыстрением , электрон приобретает на пути доп скорость , направленную вдоль поля в сторону, обратную , потому что заряд электрона отрицателен. Каждое столкновение электронов с препятствием нарушает возникшую в его движении направленность движения, потому на пути его скорость меняется от 0 до u0 = a, где — время вольного пробега, другими словами время меж 2-мя поочередными столкновениями.

время , где vT — средняя скорость термического движения электронов. Потому что , как следует, , где m — масса электрона. Среднее ее и . Сила тока I=jS . С учетом того, что , получим . Величина при данной температуре для данного сорта проводника является величиной неизменной и не зависит от размеров проводника. Ее именуют удельным сопротивлением. Вводя обозначение , приходим к равенству , выражающему законОма.

Сопротивление зависит от температуры. Потому что при повышении температуры увеличивается скорость термического хаотического движения, то с увеличением температуры удельное сопротивление вырастает по закону . тут — неизменная величина, именуемая температурным коэффициентом сопротивления, 0 — удельное сопротивление при нуле градусов Цельсия (время от времени принимают 0 за

Принципиально выделить, что нужным условием существования тока в цепи является наличие источника тока. Источниками тока именуются устройства, в каких энергия какого-нибудь вида (хим, механическая, термическая) преобразуется в энергию передвигающихся по проводнику электронных зарядов. На нынешний денек получение электронного тока представляет задачку большенный значимости, в решении которой занято большущее количество людей во всем мире. Но следует напомнить, что современным способам получения электронного тока предшествовали простые опыты Гальвани и Вольта (смотрите курс «История физики»). Растолкуйте, как действует элемент Вольта, как гальванический элемент делает ток, как устроены батареи.

Разумеется, никакое исследование не может считаться полностью научным до того времени, пока не проведены измерения всех изучаемых величин. Отыскать прямые способы измерения электронных величин еще сложнее, чем, к примеру, способы измерения количества воды, угля и т.д. Для измерения электронного тока употребляются разные гальванометры и амперметры. Растолкуйте, как врубается амперметр в цепь электронного тока, для что употребляются шунты. Отметьте, что амперметр должен иметь весьма низкое сопротивление, чтоб фактически не влиять на ток. Поведайте о измерении разности потенциалов при помощи вольтметра. Вольтметр имеет высочайшее сопротивление и постоянно врубается параллельно. Покажите, как врубаются амперметр и вольтметр на электронных схемах.

Следует выделить, что снутри источника действуют силы не электростатического происхождения, которые именуются посторонними. Можно это показать на таком ординарном примере. Пусть два проводящих шара А и В заряжены до потенциалов A и B. Будем считать, что A < B. Если эти шары соединить проводником, то электроны с шара А будут перебегать на шар В. Потенциал шара В будет снижаться до того времени, пока потенциалы обоих шаров не сравняются. Но, если, к примеру, безпрерывно переносить электроны при помощи невесомой ленты из изолирующего материала с шара В на шар А так, чтоб разность потенциалов B — A оставалась неизменной, то в соединительном проводнике будет все время течь неизменный ток. В реальности роль ленты играет хоть какой настоящий источник тока. Он совершает работу по перемещению заряда по внутреннему участку цепи и, как следует, затрачивает некое количество энергии. Это быть может энергия хоть какого вида: механическая, термическая, хим, световая. Следует выделить, что она не быть может энергией электростатического поля. Энергия, затрачиваемая источником в процессе перемещения заряда по внутреннему участку цепи, идет на повышение энергии заряда и на работу по преодолению сопротивления источника тока. Для перемещения данного заряда по замкнутой цепи в разных источниках тока расходуется различное количество энергии и, как следует, совершается различная работа. Отношение данной нам работы к величине перемещаемого заряда для всякого источника есть величина неизменная. Это отношение именуют электродвижущей силой (ЭДС), .

Сформулируйте верно, в чем заключается физический смысл ЭДС. Поясните, что заглавие сложилось исторически, в реальности, ни с какой силой в обыкновенном смысле этого слова понятие ЭДС не соединено. В источнике тока непременно действуют посторонние силы, потому источник характеризуется величиной ЭДС и внутренним сопротивлением источника r.

Таковым образом, перемещение электронного заряда происходит под действием сил электронного поля и посторониих сил. Полная работа по перемещению заряда q складывается также из работы сил электронного поля и работы источника ЭДС: . Обсудите физический смысл данной нам формулы, введите понятие напряжения U, поясните, как смотрится выражение U для однородного и неоднородного участка цепи.

Запишите законОма для неоднородного участка цепи, для замкнутой цепи. Покажите, что напряжение U на зажимах работающего источника постоянно меньше его ЭДС. Закрепите материал при помощи упражнений и решения задач.

Пример. Два схожих элемента с ЭДС и внутренним сопротивлением r соединены так, как показано на рис. 3а и 3б. Обусловьте показания вольтметра. Сопротивлением проводов пренебречь. Внутреннее сопротивление вольтметра считать нескончаемо огромным.

Решение: в случае «а» оба элемента отправляют ток в одном направлении. Падение напряжения на источнике Ur=Ir в любом элементе. Потому напряжение на зажимах каждой батареи . Величина создаваемого тока:

Потому U=0.

В случае «б» оба источника действуют навстречу друг другу, потому I=0 и U = .

Весьма полезно познакомить учеников с правилами Кирхгофа, которые существенно упрощают расчет сложных разветвленных цепей. Непременно поясните, что 1-ое правило Кирхгофа вытекает из закона сохранения электронного заряда. В случае неизменного тока нет стоков и истоков зарядов, другими словами в любом узле не может происходить скопления зарядов, сколько зарядов приносится током, столько и уносится. При разъяснении второго закона поясните, что он употребляется лишь для замкнутых контуров. Его применение соединено с заданием направления токов, направления обхода контура и знака ЭДС. Подчеркните, что выбор направления обхода контура условен, но он дозволяет задать знаки электронных величин. Для усвоения нужно решить как можно больше задач.

Если замкнутый участок цепи содержит несколько сопротивлений либо источников ЭДС, необходимо употреблять правила нахождения сопротивления участка цепи при поочередном либо параллельном соединении сопротивлений. То же касается источников тока.

Пример. Два элемента соединены параллельно навстречу друг другу. 1-ый элемент имеет ЭДС 1 = 2 В и внутреннее сопротивление r1 = 0,6 Ом, 2-ой — 2 = 1,5 В и r2 = 0,4 Ом. Обусловьте напряжение на зажимах источников.

Решение: ЭДС действуют навстречу друг другу, потому результирующая ЭДС . Общее сопротивление цепи . ток в цепи . В первом элементе на внутреннем сопротивлении падает напряжение , во 2-м — , потому

Как и следовало ждать, .

При исследовании закона Джоуля-Ленца особенных затруднений не встречается. Но следует увидеть, что законв виде удобнее употреблять для расчетов при поочередном соединении, потому что в этом случае через все участки цепи протекает один и этот же ток.

При параллельном соединении все участки цепи находятся под схожим напряжением, потому законДжоуля-Ленца удобнее записать в форме . Но, в таковой форме законбыть может применен не постоянно, а лишь в тех вариантах, когда энергия тока на данном участке перебегает лишь в термическую энергию. к примеру, в случае электромотора, крутящего какой-нибудь станок, часть энергии тока преобразуется в механическую, а часть идет на нагревание проводов обмотки электромотора. Потому даже если электромотор подключен параллельно остальным электроприборам, для расчета тепла, идущего на нагревание его обмоток, необходимо воспользоваться законом в виде .

Магнитное поле в вакууме

исследование темы «Магнитное поле в вакууме» нужно начать с демонстрации тестов, которые демонстрируют, что передвигающиеся заряды делают магнитное поле. Это, до этого всего, опыт Эрстеда — действие электронного тока на магнитную стрелку. Сравнивая итог этого опыта с действием неизменного магнита на магнитную стрелку, просто объяснить, почему поле передвигающихся зарядов названо магнитным. Подчеркните, что недвижные заряды делают электростатическое поле и не делают магнитного поля. Но, потому что движение относительно, то заряд, передвигающийся в одной системе отсчета, будет недвижным в иной. Потому деление на электронное и магнитное поле относительно, и следует гласить о едином электромагнитном поле. Но в том случае, когда исследования проводятся в системе, в какой заряды движутся, можно гласить о магнитном поле. Найти и измерить магнитное поле можно по силе взаимодействия электронных токов.

При содействии параллельных проводников с током один из их может служить пробным устройством для измерения магнитного поля, создаваемого остальным током. Покажите на опыте, что величина силы, работающей на пробный ток, зависит от длины проводника, силы тока и их обоюдной ориентации, при всем этом сила максимальна, когда проводники параллельны. Исходя из этого факта, введите характеристику магнитного поля — магнитную индукцию, сравните с чертой электронного поля . Введите понятие силовых линий магнитного поля и покажите на опытах с стальными опилками нрав силовых линий магнитного поля токов различной конфигурации. Сравните картины силовых линий, создаваемых токами и неизменными магнитами различной формы. Наиболее тщательно остановитесь на виде силовых линий, создаваемых прямым проводником с током. Покажите, что помещенная с проводом магнитная стрелка устанавливается по касательной к линиям поля. Направление линий поля прямого тока можно найти при помощи векторного произведения либо, пока оно не введено, при помощи обычного правила правой руки.

Весьма принципиально направить внимание на то, что магнитное поле, как и электронное, удовлетворяет принципу суперпозиции. Потому, зная магнитную индукцию поля, создаваемого одним зарядом, можно высчитать магнитную индукцию поля, создаваемого системой электронных зарядов. Для отлично приготовленной группы для расчета магнитных полей проводников с током хоть какой формы можно пользоваться законом Био-Саварра для магнитной индукции поля, создаваемого линейным элементом тока. Поясните, что неизменные токи постоянно замкнуты, на опыте недозволено выделить отдельный элемент тока, потому законбыл установлен экспериментально на основании результатов бессчетных тестов с токами различной формы. Для наилучшего усвоения материала решите задачки, в каких для расчета магнитных полей употребляются принцип суперпозиции и законБио-Саварра.

Покажите, что для расчета магнитных полей можно использовать также аксиому о циркуляции. Заметьте, что если замкнутый контур не обхватывает ток, то циркуляция равна нулю.

На опыте покажите, что магнитные поля действуют с определенными силами на электронные токи. Для этого можно подвесить гибкий проводник в магнитном поле, которое быть может полем неизменного магнита либо полем тока, который можно регулировать, и показать, что при прохождении тока в проводнике на него будут действовать силы, стремящиеся вытолкнуть его за границы магнитного поля (см. рис. 4а и 4б).

Обратите внимание слушателей на то, что сила полностью осязаема при обыденных полях и токах. Конкретно эти магнитные силы вращают электронные движки во всем мире. При помощи экспериментальной установки можно показать:

1. Сила перпендикулярна как к вектору магнитной индукции, так и к направлению тока. Потому ее направление просто найти по правилу левой руки.

2. Изменяя индукцию магнитного поля без конфигурации его направления, можно найти, что сила, работающая на ток, пропорциональна индукции магнитного поля. Изменяя направление поля, можно показать, что сила пропорциональна составляющей магнитного поля , перпендикулярной к току.

3. Сила F пропорциональна току I и длине проводника, где — угол меж вектором магнитной индукции и вектором , совпадающим по направлению с направлением тока.

Проведите анализ рассмотренного материала: токи делают магнитные поля, и на токи действуют силы магнитного поля. Токи ведут взаимодействие друг с другом через посредство магнитного поля. тут можно провести аналогию с электронным полем, являющимся посредником при содействии электронных зарядов. Токи отталкиваются и притягиваются подобно тому, как отталкиваются и притягиваются электронные заряды, с силами, зависящими от величины сил токов и от их обоюдного расположения. Взаимодействие токов лежит в базе большинства механических применений электронной энергии (электродвигатели и генераторы хоть какого типа).

Используя выражение для силы Ампера, получите выражение для силы, работающей на отдельные заряды — магнитной составляющей силы Лоренца. Проанализируйте ее зависимость от величины заряда, его скорости, от величины магнитной индукции. Поясните, что формула быть может испытана экспериментально, что и было изготовлено при наблюдении отличия заряженных частиц в магнитном поле. Растолкуйте, что так как сила Лоренца перпендикулярна к скорости, она не может совершать работу по убыстрению заряженных частиц, пролетающих через магнитное поле, потому они должны двигаться с неизменной скоростью по окружности радиуса r. Из равенства можно найти радиус данной нам окружности.

Продолжая исследование деяния магнитного поля на ток, следует разглядеть вопросец о поведении замкнутого контура с током в однородном магнитном поле. Проще всего это создать для варианта, когда контур имеет прямоугольную форму (рис. 5). Когда полосы магнитной индукции лежат в плоскости контура, на токи в верхней и нижней его сторонах никакие силы не действуют, так как эти токи параллельны либо антипараллельны линиям магнитного поля. Действующие на левый и правый провод силы Ампера образуют пару сил, в итоге что создается крутящий момент сил: M=ISB. При повороте рамки хорошие от нуля силы Ампера будут действовать на ее верхний и нижний провода. Эти силы ориентированы в обратные стороны и стремятся деформировать, а не повернуть рамку. Крутящий момент зависит от угла меж направлением вектора и нормалью к рамке и равен нулю, когда этот угол равен нулю. Потому в магнитном поле контур с током поворачивается и в конце концов устанавливается так, что его плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции. Введите понятие магнитного момента . Это дозволит сопоставить электронного диполя в электронном поле. При движении проводника либо рамки с током в магнитном поле совершается работа и меняется возможная энергия. Возможная энергия замкнутого тока в магнитном поле (заметим, что для электронного диполя ). Когда угол меж направлением вектора положительной нормали к плоскости витка с током и равен нулю, возможная энергия отрицательна. Отрицательное необходимо совершить работу.

Вычисление работы при перемещении проводника с током в магнитном поле не может вызвать затруднений, потому что делается по формулам, отлично известным из механики. Новеньким является понятие потока вектора. Подчеркните, что формула для потока вектора магнитной индукции годится для вычисления потока хоть какого вектора (напряженности электронного поля , напряженности гравитационного поля , скорости и т.д.). Обратите внимание на то, что поток вектора является скалярной величиной, ее символ зависит от угла меж направлением вектора поля и нормалью к поверхности, через которую определяется поток.

Магнитное поле в веществе

При исследовании магнитного поля недозволено обойти вопросец о роли вещества. Можно на обычных опытах показать, что некие вещества, к примеру железо, могут очень намагничиваться в магнитном поле. В то же время есть вещества, которые слабо намагничиваются.

Весьма отлично, если есть возможность показать строения атома, предложенной Бором,. Поясните, что магнитные явления в субстанциях вызываются магнитными моментами электронов. Сложнее всего разъяснить намагничивание ферромагнетиков, потому что для этого нужно ввести понятие собственных магнитных моментов, меж которыми действуют обменные силы, имеющие квантовую природу.

Если разъяснение намагничивания Для вас кажется затруднительным даже на высококачественном уровне, можно ограничиться рассказом о свойствах и особенностях магнетиков различных типов.

Электромагнитная индукция

При исследовании явления электромагнитной индукции принципиально направить внимание учащихся на то, что индукционный ток в замкнутом контуре возникает лишь в случае, когда магнитный поток через контур меняется. Индукционный ток быть может вызван переменным электронным током, движением катушки с током, движением неизменного магнита. Непременно остановитесь на глубочайшей связи электронных и магнитных явлений. Напомните, что появление электронного тока (направленного движения электронных зарядов) происходит под действием электронного поля. Это позволило Максвеллу на основании опытов Фарадея прийти к выводу о том, что переменное магнитное поле порождает электронное поле. Полосы этого поля замкнуты. Такое поле именуется вихревым.

Применяя для определения направления индукционного тока правило Ленца, покажите, что это правило является следствием закона сохранения энергии.

Для наилучшего усвоения материала нужно пользоваться демонстрацией опытов, которые когда-то были осуществлены Фарадеем. Это дозволит изучить явление наиболее глубоко. Обсудите применение явления электромагнитной индукции в технике.

Переменный ток

Исследование данной нам темы следует начать с анализа метода получения переменного тока, основанного на законе Фарадея для электромагнитной индукции. Поясните, что более обычной законконфигурации тока — повторяющийся — имеет пространство, если в цепи действует временами изменяющаяся ЭДС, которая возникает при равномерном вращении рамки в магнитном поле. Невзирая на то, что гармонически изменяющаяся ЭДС является идеализацией, исследование синусоидальных токов принципиально по ряду обстоятельств:

1) теория синусоидальных токов ординарна, и, как следует, можно просто узнать главные закономерности;

2) хоть какой ток, изменяющийся по наиболее сложному закону, можно представить как сумму синусоидальных токов;

3) все технические генераторы переменного тока имеют ЭДС, изменяющуюся по закону, близкому к синусоидальному.

Дайте определение квазистационарных токов, запишите условие, при котором токи являются квазистационарными. В случае квазистационарных токов применим закон Ома. Обратите внимание на то, что электромагнитные возмущения распространяются с конечной скоростью.

Дальше следует перейти к рассмотрению личных случаев и анализу роли разных частей цепей: сопротивления, индуктивности, емкости. Проще всего таковой анализ выполнить при помощи векторных диаграмм. Растолкуйте в любом случае физическую причину появления разности фаз меж током и напряжением. Внедрение векторных диаграмм дозволит просто найти амплитуду и фазу тока в электронной цепи, содержащей источник переменной ЭДС, емкость, индуктивность и сопротивление.

Покажите необходимость введения понятий действенных значений тока и напряжения из сопоставления выражений для мощности неизменного и переменного токов, выделяемой на сопротивлении. Непременно подчеркните, что все электронные приборы, применяемые в электротехнике, проградуированы по действенным значениям, что нужно учесть при их использовании.

Введите понятие коэффициента мощности, определив также из векторной диаграммы. Обратите внимание, что для роста коэффициента мощности прибыльно уменьшать реактивное сопротивление .

Приобретенные при помощи векторной диаграммы выражения для амплитуды тока и разности фаз используйте для графического анализа зависимости этих черт от частоты переменной ЭДС. Зависимость имеет резонансный нрав. Направьте внимание на то, что наибольшее внимание на то, что острота резонансного максимума на кривой определяется коэффициентом затухания .

§2.2. Увеличение эффективности лекционного курса, применяемого при исследовании темы «Электричество и магнетизм» на базе информационных технологий

На нынешний денек создано огромное количество графических пакетов, оболочек (Соrel, 3D-Studio, Power-задачки при помощи ЭВМ без познания языков высочайшего уровня. По нашему воззрению, более применимыми для использования в школе являются оболочка PowerPoint и электрические пособия: Физика 7-11класс, Открытая физика, Кирилл и Мефодий и др. В собственной работе я попробую изучить данные пособия и показать их применение на базе избранной темы.

Слайд из презентации «Электростатическое взаимодействие»

Графический редактор CorelMove и пакет для сотворения презентаций PowerPoint дозволяет создавать разные статические и динамические модели, которые весьма наглядно показывают разные физические опыты и явления, переходные процессы из темы «Электричество и магнетизм». Просмотр этих моделей студентами делает процесс исследования темы «Электричество и магнетизм» увлекательным и симпатичным, а так же почти во всем упрощает труд педагога.

Применение компьютерных моделей на лекциях при исследовании темы «Электричество и магнетизм» содействует развитию познавательного энтузиазма, овладению студентами способностями информационных технологий, наиболее гармоническому развитию умственных возможностей.

3 D – модель. Полосы индукции поля неизменного магнита.

Чтоб создать средство обучения приятным, нужно выделить главные характеристики изучаемого явления, т. е. перевоплотить его в модель, верно отразить в модели эти характеристики и обеспечить доступность данной нам модели для студентов.

Особенное внимание обязано уделяться статическим и динамическим моделям. Динамическое компьютерное моделирование владеет большенный достоверностью и уверительностью, отлично передает динамику разных физических действий.

В истинное время поменялось отношение к наглядности преподавания физики. Обширное распространение получили разные компьютерные модели, открывающие перед педагогом много способностей и перспектив в обучении физике. Их внедрение в комплексе с иными средствами наглядности увеличивают эффективность процесса обучения.

Показателем эффективности компьютерных моделей является умственное развитие студентов. Для увеличения этого показателя нужно соответствие предметного содержания урока мотивированному предназначению динамической компьютерной модели.

3 D – модель. Простой колебательный контур.

Внедрение компьютерных технологий дозволяет накрепко воспроизводить физические явления и процессы, стремительно и буквально создавать расчеты времени, неоднократно повторять деятель студентов за счет роста размера самостоятельной работы при организации диалога ученика с компом.

Модель. Конструктор гальванических частей.

Применение компьютерных моделей в демонстрационном опыте дозволяет наиболее много воплотить на практике такие требования, как обеспечение видимости, создание специфичного чувственного настроя.

На основании соответствия содержания учебного материала мотивированному предназначению динамических компьютерных моделей выделяют несколько вариантов использования динамических компьютерных моделей при разъяснении новейшего материала:

в теории, основанной на явлениях, для которых принципиально знать их механизм;

в теории, основанной на исторических опытах;

в теории по материалу завышенной трудности;

для демонстрации внедрения изучаемого явления в жизни и технике;

для построения графиков, нужных для исследования новейшего материала.

§2.3. Разработка электрической лекции по физике «Электромагнитные колебания» для школьного курса физики профильных классов

План.

1. Колебательный контур. Гармонические электронные колебания.

2. электронные колебания

Повторяющиеся либо практически повторяющиеся конфигурации заряда, силы тока и напряжения именуются электронными колебаниями.

Открытие и наблюдение электронных колебаний: при помощи осциллографа.

Цепь, содержащая конденсатор и катушку индуктивности именуют колебательным контуром.

Колебательный контур.

W’=0 т.к. W=const,

Тогда и

.

Потому что = I, а = то получаем

,

Другими словами ,

иной подход.

. Напишем для цепи 1-3-2 выражение для закона Ома. IR=j1-j2+e12. В нашем случае R=0, ,тогда

,

но потому что , то получим

либо если w0 =1/

.

Решение этого уравнения получим в виде

(1)

т.к. w0=1/, то T=-формула Томсона.

Напряжение на конденсаторе различается от заряда множителями ;

Продифференцировав (1) по времени получим выражение для силы тока:

т.е. сила тока опережает по фазе напряжение на конденсаторе на p/2.

Вольные колебания в электронном контуре.

2.

Таблица соответствия меж механическими и электронными величинами при колебательных действиях.

3. Вольные затухающие колебания

тогда

Решение этого уравнения: ,

где

Затухание колебаний в контуре.

— логарифмический декремент затухания.

— обратен числу колебаний, совершённых за время, в течение которого амплитуда миниатюризируется в e раз.

Добротность контура . В случае слабенького затухания

.

Вправду:

При слабеньком затухании , тогда и

Потому что имеем .

При слабеньком затухании добротность с точностью до множителя равна отношению энергии, запасённой в контуре в данный момент, к убыли данной нам энергии за один период колебаний, другими словами

При , другими словами

(2)

Заместо колебаний – апериодический процесс.

Критичное сопротивление определим из (2)

4. Получение незатухающих колебаний

генератор незатухающих электромагнитных колебаний на транзисторе

В правой части схемы находится колебательный контур, в левой части – приборы, обеспечивающие поступление в него энергии в нужные моменты времени.

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе я предпринял попытку улучшать преподавание темы «Электричество и магнетизм» на базе компьютерных технологий, разработал электрическую лекцию на тему «Электромагнитные колебания» для школьного курса физики профильных классов. Подводя результат исследования, можно создать ряд выводов.

Информационную технологию обучения (ИТО) следует осознавать как приложение информационных технологий для сотворения новейших способностей передачи познаний (деятель преподавателя), восприятия познаний (деятель обучаемого), оценки свойства обучения и, непременно, всестороннего развития личности обучаемого в процессе учебно-воспитательного процесса.

Современное обучение уже тяжело представить без технологии мультимедиа (англ. multimedia — многокомпонентная среда), которая дозволяет употреблять текст, графику, видео и мультипликацию в режиме диалога и тем расширяет области внедрения компа в учебном процессе. Изобразительный ряд, включая образное мышление, помогает обучаемому целостно принимать предлагаемый материал.

Применение компьютерных моделей на лекциях при исследовании темы «Электричество и магнетизм» содействует развитию познавательного энтузиазма, овладению студентами способностями информационных технологий, наиболее гармоническому развитию умственных возможностей. В истинное время поменялось отношение к наглядности преподавания физики. Обширное распространение получили разные компьютерные модели, открывающие перед педагогом много способностей и перспектив в обучении физике. Их внедрение в комплексе с иными средствами наглядности увеличивают эффективность процесса обучения

В выпускной квалификационной работе разработана электрическая лекция на тему «Электромагнитные колебания», которая может применяться учителями в физико–математических классах.

Литература

Апатова Н.В. Информационные технологии в школьном образовании. // М., 1994.

Ю.А. Воронин, Р.М. Чудинский. Компьютеризированные системы средств обучения для проведения учебного физического опыта // Физика в школе,2006, № 4.

Гомулина Н. Н. Компьютерные обучающие и демо программки. // «Физика», 1999, № 12.

Дунин С.М. Компьютеризация учебного процесса. // Физика в школе. — 2004. — №2.

Захарова И.Г. Информационные технологии в образовании. // М.: Академия, 2003.

Теория информатизации сферы образования Русской Федерации: Препядствия информатизации высшей школы. — М., 1998. — С. 57.

Костко О.К. Электромагнитные колебания и волны. Теория относительности.

Кудрявцев А.В. методика использования ЭВМ для индивидуализации обучения физике.

Мамедов Т.М. Внедрение современных достижений научно-технического прогресса как фактор увеличения свойства преподавания школьного курса физики (Автореферат).

Машбиц Е.И. Психолого-педагогические препядствия компьютеризации обучения. // М.: Педагогика, 1988.

Методические материалы к компьютерной лаборатории «L — микро».

Методические указания к электрическому изданию «Физика 7-11». // Физикон.

Увеличение эффективности наглядности при использовании динамических компьютерных моделей // Теоретические препядствия физического образования. – С.-Петербург: Образование, 1996. – 87 с.

Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические препядствия, перспективы использования. // М.: Школа-Пресс, 1994.

Салимова Л.Ч., Салимов B.C., Брегеда И.Д. Информационные технологии в обучении физики в школе. // Материалы X Всероссийской научно-методической конференции «Телематика’ 2003», 2003.

Соловое А.В. Информационные технологии обучения в проф подготовке // Информатика и образование. — 1996 — № 1.

Стариченко Б.Е. Компьютерные технологии в образовании. Инструментальные системы педагогического предназначения.

Старовиков М.И. Формирование учебной исследовательской деятель школьников в критериях информатизации процесса обучения (на материале курса физики) // Автореферат дис. д-ра физ.-мат. Наук. — Челябинск 2007.

Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросцы. Под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой. // М.: Академия, 2000.

Теория и методика обучения физике в школе. Личные вопросцы. Под ред. С.Е. Каменецкого. // М.: Академия, 2000.

Ястребцева Е.Н. Проект «Гармония» // комп в школе. — 1998. — №3.

HTTP://www.corbina.net/~snark/

HTTP://l-micro.ru/

http://school56.spb.ru/lego/lego.index.html

Инструментальные средства компьютерного моделировании LabVIEW, Measurement Studio и др. адресок Internet: HTTP://labview.nm.ru

Хуторской А.В. Развитие даровитости школьником: методика продуктивного обучения. — М., 2000. — С. 66.

]]>