Компьютерное моделирование физических явлений
Ключевые слова:
методика обучения, компьютерное моделирование, учебные эксперименты по физике, скорость, ускорение, ускорение свободного падения.Аннотация
В данной статье представлены аспекты применения информационных технологий на уроках физики, в частности работа учащихся с компьютерными моделями. Данная работа способствует повышению интереса учащихся к изучению предмета и уровня мышления.
Актуальность темы заключается в том, что использование компьютерных моделей различных физических процессов и явлений позволяет учащимся видеть явления, которые часто невидимы человеческому глазу, а в некоторых случаях невозможны на практике и в жизни, способствуя эффективности преподавания физики и позволяя им понять механизмы физических явлений.
С целью определения преимуществ компьютерного моделирования были проведены исследования двух групп учащихся 9 класса (контрольных и экспериментальных), изучено их общее понимание при использовании компьютерного моделирования, определена роль компьютерного моделирования в понимании понятий скорости и ускорения в движении тела. К двум группам применялась одна и та же традиционная форма обучения по этой теме, и особенность заключалась в том, что экспериментальная группа использовала компьютерное моделирование в качестве дополнения.
Результаты, приведенные в исследовании, показывают, что учащиеся, работающие с помощью комьпютерного моделирования, набрали значительно более высокие баллы в своих заданиях. Анализируя результаты, компьютерное моделирование подтверждает, что его можно использовать в качестве дополнительного учебного пособия, чтобы помочь учащимся повысить свой уровень мышления и развить системное понимание явлений в физике. Использование моделирования в ходе исследований показало, что в среднем 6 из 10 студентов достигли хороших результатов. Определена важность обучения с использованием компьютерных моделей, организации взаимодействия учащегося с моделью для участия в активной исследовательской деятельности. Также было обнаружено, что компьютерные модели можно использовать как в дистанционном обучении, так и в традиционном обучении, включая сетевую поддержку.
Результаты исследований показывают, что обучение учителей физики компьютерному моделированию может повысить их интеллектуальные способности, способствовать умственным операциям и развитию общего интеллекта и может быть использовано на международном уровне при подготовке будущих учителей физики.
Библиографические ссылки
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Андалоро Г., Белломонте Л. и Сперандео-Минео Р. М. Компьютерная обучающая среда в области ньютоновской механики. – Лондон: Изд-о Международный журнал научного образования. – 1997. – 19. 660–682 с.
Бешенков С.А, Ракитина Е., Миндзаева Э. – Россия: Изд-во Кибер Ленинка. Информационное образование в России. Знание. Понимание. Умение. – 2013. № 3. С. 42–51.
Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркина. Современные педагогические и информационные технологии в системе образования. – Москва: Издательский центр «Академия». – 2010. – 17 с.
Ван Дж., Джоу М., Дунхуэй Г. Исследование влияния основанной на моделях исследовательской педагогики на исследовательские навыки учащихся в виртуальной физической лаборатории. – Нидерланды: Издательство Elsevier Science Publishers BV. Компьютеры в человеческом поведении. – 2015. – 49. 657 – 670 с.
Цзинъин В., Яочжун Л., Мин Дж., Цзинбин Ч. Исследование влияния облачной педагогики на творческие таланты: тематическое исследование китайской средней школы. – Нидерланды: Издательство Elsevier Science Publishers BV. Компьютеры в человеческом поведении. – 2016. – 63. 228–240 с.
Дьячук П., Лариков В. Применение компьютерных технологий обучения в средней школе. – Красноярск: Изд-во КГПУ. – 1996. – 167 с.
Щербаков Н.Р. Математическое и компьютерное моделирование динамического состояния систем передачи движения. Автореф. дис. … д-ра ф.-м. наук: – Томск: ГОУ ВПО «Томский государственный университет». – 2009. – 30 с.
Ильина В.А., Силаев П.К. Численные методы для физиков-теоретиков — Москва–Ижевск: Институт компьютерных исследований. – 2004. – 118 с.
Бисенгалиева А.М., Бапиев И.М., Касымова А.Х. ЖОО-ның техникалық мамандық студенттеріне арналған физикалық процестерді компьютерлік модельдеу. – Орал. Баспагер: Жәңгір хан атындағы БҚАТУ. – 2014. – 131 б.
Физикалық оқу эксперименті арқылы оқушылардың танымдық ізденімпаздығын қалыптастыру. – Алматы: Қазақстан жоғары мектебі. – 2008. – №4. – Б. 52 –54.
Абдыкеримова Э.А. Динамикалық компьютерлік модельдерді практикада қолдану мысалдары. – Алматы: Қазақстан жоғары мектебі. – 2004. – №1. 132 – 142 б.
Нұрқасымова С.Н., Ашуров Ә.Е. Физиканың оқытудың компьютерлік әдістері. Оқу құралы. Алматы. – 2016. – 173 б.
Cұлтанов М.А. Математикалық жəне компьютерлік модельдеу негіздері. – Алматы: Оқулық. – 2014. – 299 б.
Абдыкеримова Э.А. Динамикалық компьютерлік модельдерді практикада қолдану мысалдары. – Алматы: Қазақстан жоғары мектебі. – 2004. №1, –130–142 б.
Дрегер Ю.Р. Разработка демонстрационных экспериментов по разделу "электричество и магнетизм" профильного курса физики [Computer learning environment in the field of Newtonian mechanics]. – Саратов: Автореферат. – 2019. – 21 с.
Álvaro S., Martín M., Mateo D., Arturo C.M. How far away is infinity? An electromagnetics exercise to develop intuition regarding models. Ukraine: – Physics Education. – 2021. – 5 p.
Дорожкин Е., Тарасюк О.В., Федулова К., Федулова А. Компьютерное моделирование в профессионально–педагогической деятельности: теория и практика. – Екатеринбург: Издательство РГППУ. – 2015. – 192 с.
Muhammad N., Rizo B.P., Riwayani. An analysis of Instructional Design and Evaluation of Physics Learning Media of Three Dimensional Animation Using Blender Application. – Batam, Indonesia: Publisher: IEEE. – 2018. – 7 p.
Hattori T., Masuda R. , Moritoh Y , (...), Kawakami Y., Takana T. Utilization of both free 3D software 'Blender' and 3D printing for early STEM education. – Takamatsu, Japan: Publisher: IEEE. – 2020. – 23 p
Jelicic K., Planinic M., Planinic G. Analyzing high school students'reasoning about electromagnetic induction. – Department of Physics, Faculty of Science, University of Zagreb: Physical Review Physics Education Research. – 2017. – 18 p.
Еремин С. Учебное компьютерное моделирование в школьном курсе физики. Шуя: – Научный поиск. – 2012. –№4.4 – С. 62–64.
REFERENCES
Andaloro G., Bellomonte L. i Sperandeo–Mıneo R. M. Komputernaya obuchayushaya sreda v oblasti Nyutonovski mexaniki [Computer learning environment in the field of Newtonian mechanics]. – London: Izd-vo Mejdunarodniy jurnal nauchnogo obrazovaniia. –1997. – 19. 660 – 682 s. [in Russian].
Beshenkov S.A, Rakatina E, Mindzaeva E. –Rossia: Izd–vo CyberLeninka. Informatsionnoe obrazovanie v Rossii [Information education in Russia]. Znanie. Umenie. – 2013. № 3. S. 42 – 51. [in Russian].
E.S. Polat., M.Yu. Buxarkina Sovremennye pedagogicheskie i informatsionnie texnologii v sisteme obrazovaniia [Modern pedagogical and information technologies in the education system]. – Moskva: Izdatelskiy sentr «Akademia». –2010. –17 s. [in Russian].
Van. Dj., Djou M., Donghui G. Issledovanie vliyaniya osnovannoy na modelyax issledovatelskoy pedagogiki na issledovatelskiye navyki uchashixsia v virtualnoy fizicheskoy laboratori [Investigation of the influence of model-based research pedagogy on students' research skills in a virtual physical laboratory]. – Niderlandy: Izdatelstvo Elsevier Science Publishers B.V. Kompyteri v chelovecheskom povedenii. – 2015. – 49. 657 – 370 s. [in Russian].
Jingying W., Yaozhong L., Min J., Jingbin Zh. Issledovanie vliyaniya oblachnoy pedagogiki na tvorcheskie talanti: tamaticheskoe issledovanie kitayskoy sredney shkole [Exploring the Impact of Cloud Pedagogy on Creative Talents: A Case Study of a Chinese High School]. – Niderlandy: Izdatelstvo Elsevier Science Publishers BV. Kompyteri v chelovecheskom povedenii. – 2016. – 63. 228 – 240 s. [in Russian].
Dyachuk P., Larikov V. Primenenie komputernix texnnologiy obuchniya v sredney shkole [Application of computer technologies of education in secondary school]. Krasnoyarsk: Izd–vo KGPU. – 1996. – 167 s. [in Russian].
Sherbakov N. R. Matematicheskoe b komputernoe modelirovane dinamicheskogo sostayaniya sistem peredachi dvijeniya [Mathematical and computer modeling of the dynamic state of motion transmission systems]. Avtoref, dis. …d–ra f. –m. nauk: – Tosk: GOU VPO “ Tomskiy gosudarstvenniy universitet”. – 2009. – 30 s. [in Russian].
Ilina V.A., Silaev P.K. Chislennie metoi dlya fizikov–teoritikov [Numerical methods for theoretical physicists]. – Moskva–Ijevsk: Institut komputernix issledovanii. – 2004. – 118 s. [in Russian].
Bısengalıeva A.M., Bapıev I.M., Qasymova A.H. JOO-ning texnikalik mamandyk studentterine arnalgan fizikalyk prosessterdi komputerlyk modeldeu [Computer modeling of physical processes for students of technical specialties of universities]. – Oral: Baspager: Jáńgir han atyndaǵy BQATU. – 2014. – 131 b. [in Kazakh].
Fizikalyk oqu eksperimenti arkyly oqushylardyng tanymdyk izdenimpazdygyn qalyptastyru [Formation of cognitive curiosity of students through a physical educational experiment]. –Almaty: Qazaqstan jogary mektebi. – 2008. №4, – 52 – 54 b. [in Kazakh].
Abdykerimova E.A. Dinamikalyk komputerlik modelderdi praktikada qoldanu mysaldary [Examples of the use of dynamic computer models in practice]. – Almaty: Qazaqstan jogary mektebi. – 2004. – №1. 132–142 b. [in Kazakh].
Nurqasymova S.N., Ashýrov Á.E. Fızıkanyń oqytýdyń kompúterlik ádisteri [Computer methods of teaching physics]. Oqý quraly. Almaty. – 2016. – 173 b. [in Kazakh].
Sultanov M.A. Matematikalyk jane komputerlyk modeldeu negizdrei [Fundamentals of mathematical and computer modeling]. – Almaty: Oqulyk. –2014. – 299 b.
Abdykerımova E.A. Dınamıkalyq kompúterlik modelderdi praktıkada qoldaný mysaldary [Examples of the use of dynamic computer models in practice]. – Almaty: Qazaqstan joǵary mektebi, – 2004. №1, –130–142 b. [in Kazakh].
Dreger Yu.R. Razrabotka demonstratsionnyx eksperimentov po razdelu “elektrichestvo i magnetizm” profilnogo kursa fiziki [Computer learning environment in the field of Newtonian mechanics]. – Saratov: Avtoreferat. – 2019. – 21 s. [in Russian].
Álvaro S., Martín M., Mateo D, Arturo C. M. How far away is infinity? An electromagnetics exercise to develop intuition regarding model. Ukraine: – Physics Education. – 2021. – 5 p.
Dorojkin E., Tarasyuk O.V. Fedulova K., Fedulova A. Komputernoe modelirovanie v professianalno-pedagogicheskoi deyatelnosti: teoria i praktika [Computer modeling in professional and pedagogical activity: theory and practice]. – Ekaterinburg: Izdatelstvo RGPPU. – 2015. – 192 s. [in Russian].
Muhammad N., Rizo B.P., Riwayani. An analysis of Instructional Design and Evaluation of Physics Learning Media of Three Dimensional Animation Using Blender Application. – Batam, Indonesia: Publisher: IEEE. – 2018. – 7 p.
Hattori T., Masuda R. , Moritoh Y. , (...), Kawakami Y., Takana T. Utilization of both free 3D software 'Blender' and 3D printing for early STEM education. –Takamatsu, Japan. – 2020.
Jelicic K., Planinic M., Planinic G. – Analyzing high school students'reasoning about electromagnetic induction. – Department of Physics, Faculty of Science, University of Zagreb: Physical Review Physics Education Research. – 2017. – 18 p.
Eremin S. Uchebnoe komputernoe modelirovanie v shkolnom kurse fiziki. Shuya [Educational computer modeling in a school physics course]. – Nauchnyi poisk. – 2012. –№4.4 – S. 62–64. [in Russian].
