Компьютер как универсальный инструмент учебного физического исследования | Статья в журнале «Педагогика высшей школы»

Автор:

Рубрика: Методика преподавания учебных дисциплин

Опубликовано в Педагогика высшей школы №2 (8) апрель 2017 г.

Дата публикации: 16.03.2017

Статья просмотрена: 46 раз

Библиографическое описание:

Данилов О. Е. Компьютер как универсальный инструмент учебного физического исследования // Педагогика высшей школы. — 2017. — №2. — С. 94-95. — URL https://moluch.ru/th/3/archive/55/2117/ (дата обращения: 21.09.2018).



В статье указывается на то, что компьютер является универсальным инструментом учебного физического исследования. Он сочетает в себе функции накопления, хранения, обработки информации и управления реальными и виртуальными экспериментами. Рассмотрена роль компьютера в учебных исследованиях.

Ключевые слова: компьютерные технологии, учебный физический эксперимент, компьютерное моделирование, обучающие и контролирующие программы, экспериментальные установки, учебные исследования

Задача введения компьютерной техники в процесс обучения в настоящее время решена, и вполне понятно, как надо обучать студентов использовать компьютер в учебных и научных исследованиях. Посредством применения компьютерной техники достигнута индивидуализация обучения и повышение производительности труда студентов и преподавателей. Педагогические вузы располагают достаточно мощными компьютерами для решения учебных и научно-исследовательских задач.

Применение вычислительной техники является на данном этапе развития науки почти обязательным в экспериментальных физических исследованиях. Это находит отражение и в учебном процессе. Например, при изучении курса общей физики используются такие методы компьютерных исследований, как обработка результатов измерений в лабораторных работах [1], компьютерное моделирование [3], физический натурный эксперимент на основе компьютерных установок [4], применяются информационные, обучающие и контролирующие программы [2]. Как было сказано ранее, современный физик часто прибегает к помощи компьютера, поэтому программирование стало важной частью техники физического исследования — оно представляет элемент исследовательской культуры. Овладение основами работы на компьютере позволяет оперативно и самостоятельно проводить расчеты, которые до недавнего времени считались сложными и трудоемкими. При этом вырабатывается алгоритмический способ мышления.

Если разделить использование компьютера в учебных физических исследованиях на две формы: 1) для вычислений и компьютерного моделирования и 2) для натурного эксперимента на основе компьютерных установок; то можно прийти к следующему выводу. Для того, чтобы при обучении сформировать алгоритмический способ мышления, необходима первая форма, так как при работе с физической установкой это сделать достаточно сложно. Поэтому естественным является то, что современные учебные планы для физических специальностей педагогических вузов предусматривают на 1–3 курсах изучение программирования и компьютерного моделирования, и лишь затем (на 4–5 курсах) — экспериментальной физики. Только на старших курсах в полной мере может быть реализована исследовательская работа с экспериментальными компьютерными установками, предполагающая научный подход к исследованию и получение субъективно новых для обучаемого результатов. Знакомство студента с компьютером, как измерительным прибором, может происходить ранее — при выполнении лабораторных работ курса общей физики, то есть на трех младших курсах. В этом случае студенту для работы предлагаются готовые экспериментальные установки, не требующие анализа и новых конструкторских и программных решений.

Рассмотрим роль компьютерного моделирования в учебных исследованиях. Компьютер оснащен средствами визуализации численного моделирования, что позволяет представлять решение физической задачи в наглядной динамической форме. Кроме того, можно наблюдать зависимость компьютерной модели от различных параметров. Это приближает вычислительный эксперимент к натурному, но не означает полной замены им последнего, — возникает важный и непростой вопрос о соотношении вычислительного (виртуального) и натурного (реального) экспериментов. Если провести разделение моделей на два типа: предметные и знаковые, то можно утверждать, что знаковые модели, используемые исследователем (схемы, чертежи, формулы, изображения на дисплее), получают в настоящее время еще большее распространение, благодаря появлению компьютеров и развитию компьютерного моделирования. Именно поэтому иногда вычислительный компьютерный эксперимент рассматривают как разновидность знакового модельного эксперимента. Различают математические, алгоритмические, имитационные, статистические, функциональные и динамические знаковые модели.

Результатом любого эксперимента является теоретическое осмысление исследователем эмпирических данных и установление им причинно-следственных связей, на основании которых можно предсказывать ход процессов. В более узком смысле результатом эксперимента для исследователя может быть полученная им математическая модель, демонстрирующая функциональные связи между переменными характеристиками изучаемых процессов и явлений. Один из наиболее рациональных современных способов создания и исследования такой модели — провести ее компьютерный анализ.

Таким образом, компьютер является универсальным инструментом учебного физического исследования, так как сочетает в себе функции накопления, хранения, обработки информации и управления как реальными (в составе экспериментальной установки), так и виртуальными (в случае компьютерного моделирования) объектами.

Литература:

  1. Данилов О. Е. Лабораторный практикум: Компьютерные измерения в молекулярной физике и термодинамике. Учебно-методическое пособие / О. Е. Данилов. — Глазов: ГГПИ, 2009. — 28 с.
  2. Данилов О. Е. Обучающая программа-тренажер по физике / О. Е. Данилов // Молодой ученый. — 2014. — № 15. — С. 256–258.
  3. Данилов О. Е. Учебное экспериментирование в виртуальной реальности / О. Е. Данилов // Школьная педагогика. — 2016. — № 3. — С. 33–35.
  4. Данилов О. Е. Экспериментальное изучение дифракции звука на круглом диске с помощью метода компьютерного сканирования полей / О. Е. Данилов // Дистанционное и виртуальное обучение. — 2015. — № 1. — С. 50–55.
Основные термины (генерируются автоматически): компьютерное моделирование, установка, компьютер, функция накопления, обработка информации, алгоритмический способ мышления, общая физика, универсальный инструмент, компьютерная техника.

Ключевые слова

компьютерное моделирование, компьютерные технологии, учебный физический эксперимент, обучающие и контролирующие программы, экспериментальные установки, учебные исследования

Похожие статьи

Применение систем компьютерной математики и компьютерных...

Признанными мировыми лидерами из числа универсальных математических систем являются пять

Под специальными функциями математических задач понимаются функции общего характера, соотнесенные

Компьютерное моделирование в России | Статья в журнале...

Компьютерные технологии как инструментарий обучения физике...

Компьютер как универсальный инструмент учебного физического... Ключевые слова: компьютерные технологии, учебный физический эксперимент, компьютерное моделирование, обучающие и.

модель, компьютерное моделирование, визуализация...

Тем не менее метод моделирования — это универсальный метод и с егопомощью можно

Имитационное моделирование, обработка, система массового обслуживания, канал

модель, компьютерное моделирование, визуализация, компьютерная модель, обучение физике...

Особенности преподавания компьютерного моделирования...

Моделирование используется многие столетия и давно является мощным инструментом науки и техники.

Появление компьютерного моделирования неразрывно связано с появлением первых компьютеров.

Изучение основ компьютерного моделирования студентами...

Полезная информация. Спецвыпуски. Как опубликовать статью.

Затраты времени на обработку изделия. Общий фонд рабочего времени.

При изучении курса «Компьютерное моделирование» моделирование физических процессов в электронных таблицах Microsoft...

Моделированиеинструмент апробации реальных систем

Ключевые слова: моделирование, симуляция, компьютерная сеть.

Таким образом, моделирование — подходящий инструмент апробации реальных систем.

Ключевые слова. Имитационное моделирование, обработка, система массового...

Использование логико-математических игр в работе...

 сущность понятия алгоритма ввода информации, правила работы с исполнителями алгоритмов, основные функции

Основные термины (генерируются автоматически): ребенок, программа, игра, компьютер, логическое мышление, компьютерный класс, компьютерная...

Технология нахождения нового знания | Статья в сборнике...

«Система моделей — очень эффективный способ обработки информации. Стоит создать такие модели, и они становятся своего рода кодом.

Компьютерное моделирование сейчас представляет надежный метод формирования видов и способов мышления, оно позволяет...

Как компьютерное моделирование помогает школьникам...

Ключевые слова: обучение физике, теория поля, визуализация, компьютерное моделирование, компьютерная модель, модель, электростатическое поле, силовые линии

Такое представление данных облегчает обработку информации и обмен ею.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Применение систем компьютерной математики и компьютерных...

Признанными мировыми лидерами из числа универсальных математических систем являются пять

Под специальными функциями математических задач понимаются функции общего характера, соотнесенные

Компьютерное моделирование в России | Статья в журнале...

Компьютерные технологии как инструментарий обучения физике...

Компьютер как универсальный инструмент учебного физического... Ключевые слова: компьютерные технологии, учебный физический эксперимент, компьютерное моделирование, обучающие и.

модель, компьютерное моделирование, визуализация...

Тем не менее метод моделирования — это универсальный метод и с егопомощью можно

Имитационное моделирование, обработка, система массового обслуживания, канал

модель, компьютерное моделирование, визуализация, компьютерная модель, обучение физике...

Особенности преподавания компьютерного моделирования...

Моделирование используется многие столетия и давно является мощным инструментом науки и техники.

Появление компьютерного моделирования неразрывно связано с появлением первых компьютеров.

Изучение основ компьютерного моделирования студентами...

Полезная информация. Спецвыпуски. Как опубликовать статью.

Затраты времени на обработку изделия. Общий фонд рабочего времени.

При изучении курса «Компьютерное моделирование» моделирование физических процессов в электронных таблицах Microsoft...

Моделированиеинструмент апробации реальных систем

Ключевые слова: моделирование, симуляция, компьютерная сеть.

Таким образом, моделирование — подходящий инструмент апробации реальных систем.

Ключевые слова. Имитационное моделирование, обработка, система массового...

Использование логико-математических игр в работе...

 сущность понятия алгоритма ввода информации, правила работы с исполнителями алгоритмов, основные функции

Основные термины (генерируются автоматически): ребенок, программа, игра, компьютер, логическое мышление, компьютерный класс, компьютерная...

Технология нахождения нового знания | Статья в сборнике...

«Система моделей — очень эффективный способ обработки информации. Стоит создать такие модели, и они становятся своего рода кодом.

Компьютерное моделирование сейчас представляет надежный метод формирования видов и способов мышления, оно позволяет...

Как компьютерное моделирование помогает школьникам...

Ключевые слова: обучение физике, теория поля, визуализация, компьютерное моделирование, компьютерная модель, модель, электростатическое поле, силовые линии

Такое представление данных облегчает обработку информации и обмен ею.

Посетите сайты наших проектов

Задать вопрос