Использование компьютерных моделей при изучении раздела "молекулярная физика" в средней школе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 13.00.02, кандидат педагогических наук Макарова, Ольга Евгеньевна

• Макарова, Ольга Евгеньевна
• кандидат педагогических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат педагогических наук Макарова, Ольга Евгеньевна

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКЕ. КОМПЬЮТЕРНОЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ.

1.1 Моделирование как метод научного познания.

1.2Моделирование в процессе преподавания физики в средней школе. .26 1.3 Использование новых компьютерных технологий в процессе школьного обучения.

1.4Компьютерные модели как средство обучения.

1.5 Анализ диссертационных работ по теме исследования.

1.6 Констатирующий педагогический эксперимент и его результаты.

1.7 Предложения по совершенствованию учебного процесса с применением ПЭВМ.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ РАЗДЕЛА

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА".

2.1 Научно-методический анализ раздела "Молекулярная физика".

2.2Классификация моделей, изучаемых в разделе "Молекулярная физика" и требования к ним.

2.3Компьютерные модели по разделу "Молекулярная физика".

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА "МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА"

3.1 Общая характеристика методики использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика".

3.2 Разработки уроков с применением методики использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика".

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО

ЭКСПЕРИМЕНТА.

4.1 Организация педагогического эксперимента.

4.2 Результаты педагогического эксперимента.

Выводы по четвёртой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Использование компьютерных моделей при изучении раздела "молекулярная физика" в средней школе»

Современный мир стремительно развивающийся и стремительно изменяющийся. То, что было ново и мало кому доступно ещё 10 лет назад, сейчас доступно всем и каждому. То, что раньше использовалось единицами - сейчас используется всеми и повсеместно. "Впервые в истории человечества поколения вещей и идей сменяются быстрее, чем поколения людей" [58, с.2].

Стремительность современной жизни и переход человечества от ноосферы к инфоноосфере [145] ставит перед людьми новые проблемы, решение которых позволит человеку чувствовать себя уютно в этом мире и позволит ему в дальнейшем идти в ногу со временем.

Образование, воспитание и развитие человека являются основными задачами школы на протяжении всей её истории. Эти задачи остаются основополагающими и теперь.

В то же время быстрое изменение современного мира заставляет задуматься всех педагогов о том, как необходимо изменить современную систему образования, чтобы учащийся после окончания школы чувствовал себя успешным в своей дальнейшей профессиональной жизни в условиях рыночных отношений и конкуренции.

Первым шагом на пути изменения системы современного образования является смещение акцента в целях обучения: с передачи знаний и средств познания мира на воспитание самоактуализирующейся личности. Эта проблема широко обсуждается на страницах современных журналов и книг [32,37,41,51,56,72,91,102,125,127,128,129 и др.]. Уже давно назрела необходимость вовлекать в процессе обучения учащихся в различные виды деятельности, увеличивать эмоционально-ценностную компоненту обучения. Это требует от учителя такой организации урока, чтобы обучение было личност-но-ориентированным, опиралось на организацию самостоятельной и исследовательской учебной деятельности учащихся.

Вторым важным требованием к системе образования является создание условий для непрерывного обучения человека. Об этом говорят не только в нашей стране [20,40,60,64,127,128,163,164], этой проблемой занимаются и за рубежом [178,180]. Только непрерывное обучение на протяжении всей жизни, позволит человеку успевать за изменениями в современном мире, главным образом, за изменениями современной техники и новых технологий, включая информационные технологии. Процесс самообучения требует от человека не только умения организовывать свою деятельность,, но и умения работать с литературой и другими источниками информации, в том числе с компьютером, оснащённым лазерными дисками, или в сети Интернет.

Таким образом, современное школьное образование должно способствовать развитию логического, образного, теоретического и творческого мышления учащихся, их мировоззрения, а также умений самообразования и работы с современной техникой, в частности, с компьютерами.

Приоритетными задачами обучения физике в общеобразовательной школе в классах любого профиля является формирование у учащихся представления о физике как части общечеловеческой культуры, развитие научного мировоззрения и мышления учащихся, ознакомление с фундаментальными понятиями и законами физики. Все эти требования сформулированы в обязательном минимуме содержания образования. [110] Следовательно, весь процесс обучения физике на современном этапе должен всецело им соответствовать. Но достижение этого соответствия представляет собой определённые трудности.

Для успешного освоения в ходе обучения физике системы теоретического знания учащиеся должны обладать определённым уровнем мышления. Причём, если в основной школе учитель по большей части опирается на наглядно-образное мышление, то в старшей школе, в связи с особенностями физической науки и уровнем развития мышления учащихся с 11 до 16 лет, акцент делается уже на их теоретическое мышление.

Классики психологии С Л. Рубинштейн [133,132], Д.С. Выготский [18,19], в своих трудах описали этапы развития мышления человека и школьника, в частности. Главным в процессе развития является то, что развитие теоретического мышления всегда сопровождается развитием наглядно-действенного и наглядно-образного мышления, их переходом на высшую ступень развития. C.JI. Рубинштейн утверждал, что "наглядное мышление и мышление отвлечённо-теоретическое многообразными способами переходят друг в друга" [133, с. 389].

Это позволяет нам говорить о том, что при обучении физике в старшей школе учитель не только может, но и должен опираться на наглядно-образное мышление, а весь процесс обучения должен способствовать развитию не только теоретического мышления, но и повышению уровня наглядно-образного.

Уровень развития теоретического мышления проявляет себя в умениях раскрывать общие закономерности явлений; рассуждать гипотетически и рассматривать своё суждение как гипотезу, нуждающуюся в проверке; умении обобщать, систематизировать знания. Уровень развития теоретического мышления проявляет себя также во взаимоотношениях мышления и речи, мышления и наглядно-образного восприятия, представления.

В диссертационных исследованиях по проблеме формирования теоретического мышления при обучении физике (А.В. Коржуев [65,66], Ю.А. Ко-варский [62]) доказано, что уровень развития теоретического мышления определяется способностью учащегося моделировать различные объекты, процессы, явления, а также умением работать с готовыми моделями.

Так как моделирование является одним из основных методов исследования в физике, то именно развитие умений работы с моделями, исследовательских умений, которые включают такие действия как выдвижение гипотез, суждений и их анализ, позволит наиболее полно развить теоретическое мышление учащихся в процессе обучения физике.

В то же время усвоение знаний о моделях при изучении физики в школе и в настоящее время представляет определённые трудности. Так если изучается идеальная модель, то её понимание учащимися зависит от того, какой наглядный образ возникает в представлениях учащихся в соответствии с тем объектом или явлением, для которого вводится данная идеальная модель. Учитель может влиять на формирование этого образа разными способами, применяя рисунки, материальные модели и другие средства наглядности. Однако все эти "классические" средства не позволяют учащемуся действовать активно и самостоятельно с изучаемой моделью. В то же время в работах известных психологов JI.C. Выготского, П.Я. Гальперина, Н.А. Менчин-ской, C.JI. Рубинштейна, В.В. Давыдова и других подчеркнуто, что деятельность ребёнка - это необходимое условие для его полного психического развития. Следовательно, пассивное наблюдение при формировании представлений и знаний об идеальных моделях затрудняет процесс усвоения материала и диагностику успешности этого процесса.

Проблемы моделирования возникают и при формировании у учащихся представлений о фундаментальных законах и понятиях физики, включающих в себя изучение исторических, в том числе фундаментальных, опытов. В большинстве случаев непосредственное воспроизведение исторических экспериментальных установок невозможно в принципе. Поэтому учитель и в этом случае прибегает к использованию различных механических моделей, плакатов, видео и диафильмов. Но и работа с современными аналогами опытов или соответствующими наглядными пособиями не всегда приводит к формированию правильного понимания учащимися физической сущности и физических закономерностей, открытых в ходе этих экспериментов, а так же осознанию роли исторических опытов в науке, поскольку не предполагает активного со стороны ученика участия в этой работе. Следовательно, можно говорить о необходимости совершенствования методики изучения исторического физического эксперимента.

Роль умения выдвигать и обсуждать гипотезы в развитии теоретического мышления учащихся, а также переход в современных условиях к лич-ностно-ориентированной образовательной парадигме заставляет по-новому взглянуть на проблему организации исследовательской деятельности учащихся в процессе обучения. Именно в процессе исследования наиболее эффективно формируются креативная и когнитивная сферы личности. Однако возможности учебных исследований весьма ограничены. Далеко не всегда учитель располагает достаточным временем и материально-технической базой для создания необходимых условий для организации и проведения различных исследований. Всё это приводит к снижению доли экспериментального исследования физических объектов и явлений на уроке физики и к за-вуалированности смысла изучаемых закономерностей для учащихся.

Для совершенствования процесса изучения идеальных физических моделей, методики изучения фундаментальных опытов, а также организации исследований физических объектов и явлений на уроке физики, можно использовать компьютерные модели. Их использование на современном этапе обучения физике в школе обусловлено несколькими факторами. Во-первых, к настоящему моменту количество готовых программных продуктов, содержащих различные компьютерные модели, стало достаточно большим по числу наименований и способно удовлетворить различные требования учителя. Во-вторых, именно компьютерные модели позволяют не только усилить наглядность обучения, но и организовать исследовательскую деятельность учащихся. В-третьих, широкое распространение компьютеров позволяет учащимся работать с компьютерными моделями не только в школе, но и дома.

В то же время готовые компьютерные модели используются недостаточно. На это указывают результаты констатирующего эксперимента, проведённого в ходе диссертационного исследования. Во-первых, компьютер мало используется на уроках физики, так как многие учителя не знают о существовании готовых компьютерных программ по физике. Во-вторых, компью8 терные модели на уроках физики, в большинстве случаев используются лишь как иллюстрации. В то же время большая часть учителей высказали свою заинтересованность в использовании ПЭВМ не только как средства наглядности, но и как средства, позволяющего организовать исследовательскую деятельность учащихся.

Следовательно, на современном этапе в школе возникли новые возможности для совершенствования процесса обучения физике (компьютерные модели), но ограниченность разработанных методик и дидактических материалов сдерживает этот процесс.

Таким образом, существует противоречие между необходимостью организации активной работы учащихся с моделями идеализированных объектов, физических явлений, процессов, фундаментальных опытов с целью развития их образного и теоретического мышления, их исследовательских умений и отсутствием научно обоснованной методики организации такой работы.

Возникает идея о том, что применение компьютерных.моделей, допускающих активное взаимодействие с ними, в том числе взаимодействие в форме адекватной реальному научному исследованию, может способствовать разрешению данного противоречия.

На основе всего вышесказанного можно считать актуальной проблему создания такой методики применения компьютерных моделей при изучении физики в школе, которая обеспечивала бы успешное овладение учащимися учебным материалом и существенным образом влияла бы на развитие теоретического мышления учащихся.

Объектом исследования является методика применения компьютерных моделей при обучении физике в школе.

Следует отметить, что целесообразность применения компьютерных моделей возрастает при изучении явлений, недоступных непосредственному наблюдению. К таким относятся явления, изучаемые в разделе "Молекулярная физика".

В данном разделе изучаются явления, играющие большую роль, как в повседневной жизни человека, так и в его производственной деятельности. Особое значение приобретают знания о тепловых явлениях при решении проблем сохранения природы. В то же время, микромеханизм этих явлений скрыт от восприятия человека и познаётся только с помощью процесса моделирования. Возможности школьного учебного оборудования для проведения демонстрационного и тем более самостоятельного ученического эксперимента по молекулярной физике весьма ограничены. Кроме того, даже проведение реального эксперимента не позволяет непосредственно осознавать микромеханизм явлений и внутреннюю структуру вещества. Поэтому учащиеся стоят перед необходимостью на основе наблюдаемых явлений мысленно конструировать "микромир", опираясь на свои образные представления и знания о моделях различных объектов, процессов, явлений и опытов. Всё это затрудняет понимание тепловых явлений и свойств вещества.

Предметом исследования является методика применения компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика".

Цель работы: теоретически обосновать и разработать методику использования компьютерных моделей, основанную на организации исследования компьютерных моделей идеализированных объектов, а так же физических явлений, процессов и фундаментальных опытов при изучении молекулярной физики.

Гипотеза нашего исследования заключается в том, что, если в процессе изучения молекулярной физики использовать компьютерные модели и работу с ними организовать в форме учебного исследования, то появится возможность повысить качество знаний учащихся, развить их образное и теоретическое мышление, продолжить формирование исследовательских умений.

Исходя из цели и гипотезы, сформулированных выше,, были определены следующие задачи исследования. - проанализировать состояние проблемы использования компьютерных моделей при изучении физики;

- выявить основные характеристики идеальных моделей физических объектов, а также физических явлений, процессов и фундаментальных опытов, необходимые для уяснения в процессе их изучения, а также проанализировать возможности для их изучения в ходе демонстрационного и лабораторного экспериментов, и в ходе компьютерного исследования;

- разработать основные положения методики использования компьютерных моделей при изучении молекулярной физики, основанной на организации компьютерных исследований моделей идеализированных объектов, физических процессов и фундаментальных опытов;

- проверить эффективность разработанной методики применения компьютерных моделей в ходе педагогического эксперимента.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- анализ проблемы на основе изучения психологической педагогической, философской, методической и методологической литературы, опыта внедрения компьютерных технологий в учебный процесс, а так же бесед, анкетирования и опроса учащихся, студентов и преподавателей школ;

- изучение возможностей современного "классического" демонстрационного и лабораторного экспериментов и других средств наглядности при преподавании молекулярной физики;

- моделирование методики проведения занятий с использованием компьютерных моделей;

- проведение экспериментального преподавания по предлагаемой методике применения готовых компьютерных моделей;

- планирование, подготовка и проведение всех видов педагогического эксперимента (констатирующего, поискового, обучающего, включая контрольный этап последнего).

Научная новизна исследования состоит в том, что:

- выявлено влияние применения компьютерных моделей на развитие образного и теоретического мышления учащихся при изучении молекулярной физики;

- сформулированы основные положения методики применения компьютерных моделей при изучении молекулярной физики в полной (средней) школе, определяющие цели применения этих моделей, состав комплекса учебных компьютерных моделей, методика организации исследования компьютерной модели, адекватного процессу научного исследования, способы диагностики успешности освоения учащимися знаний о моделях в молекулярной физике;

- разработан единый подход и выявлены возможности работы с компьютерными моделями идеализированных объектов, физических явлений, процессов и фундаментальных опытов;

- разработаны учебно-методические материалы по применению компьютерных моделей при изучении молекулярной физики, включающие задания для учащихся, модели "компьютерных" уроков и методические рекомендации для учителя по их проведению.

- Теоретическое значение исследования определяется тем,- что:

- обоснована идея единой структуры организации компьютерного исследования моделей идеализированных объектов, физических явлений, процессов и фундаментальных опытов;

- выявлено влияние применения компьютерных моделей по молекулярной физике с развитием образного и теоретического мышления учащихся при условии организации особого вида ученического исследования - исследования компьютерной модели.

Практическая значимость исследования состоит в разработке планирования раздела "Молекулярная физика" с использованием компьютерных моделей, дидактического материала (карточек-заданий, описаний работы с компьютерными моделями), сценариев уроков и методических рекомендаций по их проведению, а так же в определении форм работы с компьютерными моделями в условиях ограниченного числа ПЭВМ.

На защиту выносятся основные положения методики применения компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика" в полной (средней) школе:

1. Целями применения компьютерных моделей в разделе "Молекулярная физика" является формирование образного и теоретического мышления учащихся и развитие их исследовательских умений.

2. При изучении молекулярной физики целесообразно включать учащихся в работу с компьютерными моделями идеализированных объектов и явлений (идеальный газ, изопроцессы, цикл Карно), тепловых явлений (диффузия, броуновское движение), фундаментальных физических опытов (Перрена, Штерна, Бойля)

3. Работа учащихся с компьютерными моделями должна осуществляться в форме компьютерного исследования, включающего следующие этапы -формулировка вопроса, раскрывающего одну из характеристик моделей; создание проблемной ситуации; выдвижение гипотез; составление плана проверки гипотезы; проверка гипотезы на компьютерной модели.

4. Эффективность применения компьютерных моделей в разделе "Молекулярная физика" можно оценить по таким косвенным критериям, как полнота, глубина и осознанность знаний, сформированность умений по работе с компьютерными моделями.

Апробация исследования.

Основные результаты исследования докладывались, обсуждались и получили одобрение на семинарах кафедры теории и методики обучения физике Московского педагогического государственного университета (19982001гг.), на Международных конференциях "Физика в системе современного образования" (в г. Санкт - Петербурге, июнь 1999г. и г. Ярославле, май 2001г.). Экспериментальная проверка эффективности разработанной методики проходила в течение 1997-2002гг. Основной опытно-экспериментальной

13 базой исследования служили школы №842 и №1151 Зеленоградского округа г.Москвы.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)», Макарова, Ольга Евгеньевна

Выводы по второй главе

1. Широкое использование моделей и важность понятия модели в разделе "Молекулярная физика" обусловлено малыми размерами объектов изучения и статистическим характером их описания. Именно поэтому на первый план выступают идеальные модели или предметные модели физических явлений, процессов. Создание и работа с этими моделями требует от учащихся определённого уровня развития теоретического мышления. Его отсутствие приводит к возникновению у учащихся сложностей с восприятием и пониманием основ раздела "Молекулярная физика".

2. Для преодоления трудностей, вызванных несоответствием уровней теоретического мышления (предполагаемого и реального), в старшей школе стараются использовать различные формы наглядности и организовать самостоятельную деятельность учащихся по изучению объектов, процессов и явлений. В то же время, существующие предметные модели и демонстрационные эксперименты, разработанные по разделу "Молекулярная физика", не дают учителю возможности продемонстрировать все необходимые характеристики объектов моделирования и самих моделей, а так же организовать самостоятельную деятельность учащихся. Одним из решений данной проблемы является использование компьютерных моделей.

3. В настоящее время на рынке готовых программных продуктов представлено большое количество программ, охватывающих все темы школьного курса физики и позволяющих организовать различные формы занятий.

Совокупность этих программ по данному разделу (например, "Молеку

85 лярная физика") позволяет не только продемонстрировать все изучаемые модели, но и организовать самостоятельную деятельность учащихся по изучению их свойств. Это должно позволить учителю не только повысить мотивацию к учению, но и развить образное и теоретическое мышление учащихся, их исследовательские умения.

Глава 3. Методика использования компьютерных моделей в процессе изучения раздела "Молекулярная физика"

3.1 Общая характеристика методики использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика"

В результате анализа научной и научно-методической литературы, структуры и содержания раздела "Молекулярная физика", особенностей объектов, процессов и явлений, изучаемых в данном разделе, а так же трудностей, возникающих у учителя, были выявлены основные аспекты проблемы использования компьютерных моделей в условиях современной школы, учёт которых необходим для повышения эффективности этого процесса.

1. Из-за недостаточного развития теоретического мышления учащихся 15-17 лет при построении и освоении понятия идеальной модели и изучении физических явлений, процессов и фундаментальных опытов в разделе "Молекулярная физика" необходимо опираться на их образное мышление. Этому будет способствовать использование компьютерных моделей в сочетании с демонстрационным экспериментом и предметными моделями.

2. Введение элементов исследования в процесс изучения модели позволяет углубить знания и представления учащихся них и самих объектах моделирования. Также исследовательская деятельность развивает логическое и теоретическое мышление, что является одной из целей обучения учащихся в старших классах общеобразовательной школы.

3. Современная российская школа не может предоставить каждому учащемуся возможность одновременно работать за отдельным компьютером (в среднем можно предоставить 12-15 машин на класс из 25-30 человек).

4. Каждый учитель при своей работе ограничен определённым количеством часов, отведённых на изучение данной темы. Поэтому использование ПЭВМ в процессе формирования понятия модели должно быть согласовано с поурочным планированием раздела.

5. Для работы с компьютерными моделями учитель должен иметь дидактический раздаточный материал для каждого учащегося.

Созданная нами методика использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика" учитывает каждое из вышеперечисленных положений. Рассмотрим их поподробнее.

Целью использования компьютерных моделей при изучении раздела "Молекулярная физика" является развитие образного и теоретического мышления учащихся и их исследовательских умений.

Основным средством для достижения данной цели являются компьютерные модели, представленные в следующих программных продуктах:

1. CD "Физика на Вашем PC". [154]

2. CD "Открытая физика 1.0" часть 1. [108]

3. Программа "Броуновское движение". [147]

4. Программа "Фундаментальные опыты по физике". [23]

Следует отметить, что число программных продуктов может быть расширено за счёт других, на усмотрение учителя.

Для достижения поставленной цели и повышения эффективности процесса обучения работу с компьютерными моделями необходимо построить таким образом, чтобы в ней учитывалось одновременное использование "классических" средств наглядности и компьютерных моделей; осуществлялся единый подход к работе с компьютерными моделями идеализированных объектов, физических явлений, процессов и фундаментальных опытов; работа с компьютерными моделями осуществлялась в форме ученического исследования.

Всю работу по изучению моделей идеализированных объектов, физических процессов, явлений и фундаментальных опытов можно организовать в три этапа.

Первый этап.

Учитель демонстрирует учащимся объект моделирования с помощью предметных моделей, демонстрационных опытов, видео- и диафильмов. В ходе совместного обсуждения выявляются его основные черты и характеристики. Всё это позволяет создать у учащихся первоначальное представление о рассматриваемом объекте, процессе, явлении или фундаментальном опыте. Но полученное представление будет неполным, так как у учителя недостаточно возможностей для демонстрации микропроцессов, а это препятствует глубокому пониманию сути объектов, механизмов протекания процессов и явлений.

Особенно важно вскрыть сущность объекта моделирования при построении идеализированных объектов, ведь в дальнейшем учащимся придется выделять второстепенные черты и абстрагироваться от них. А так как теоретическое мышление у них развито слабо, то необходимо в процессе построения идеальных моделей опираться на их образное мышление, включая в работу различные средства наглядности, в том числе компьютерные модели. Изучение свойств компьютерной модели соответствует процессу теоретического изучения характеристик самой идеальной модели. Таким образом, мы дополняем работу в уме работой с наглядными образами, что делает процесс изучения модели более понятным и приводит к более глубокому представлению о самой модели и её свойствах.

На втором этапе учитель демонстрирует компьютерные модели изучаемых объектов, процессов, явлений и фундаментальных опытов. Их главной отличительной чертой от предыдущего представления является возможность учащихся наблюдать за микропроцессами, что позволяет им расширить и дополнить своё представление об исследуемом объекте.

Далее учитель совместно с учащимися обсуждает увиденное, выявляет основные свойства и характеристики компьютерной модели путём изменения её параметров. Всё это позволяет создать у учащихся динамический образ модели.

В конце работы с компьютерной моделью учитель рассматривает вопрос о границах применимости идеальной модели и соответствия между компьютерной моделью и физическим процессом, явлением, фундаментальным опытом. Такое обсуждение препятствует отождествлению учащимися компьютерных моделей и самих объектов моделирования.

На третьем этапе основной акцент делается на самостоятельную работу учащихся с компьютерной моделью. Для повышения эффективности данной работы, а так же для дальнейшего развития образного и теоретического мышления учащихся и их исследовательских умений оптимально организовать работу учащихся в виде ученического исследования.

Основными этапами исследования компьютерной модели являются:

1. Формулировка вопроса, который может раскрыть какую-либо характеристику модели.

2. Создание проблемной ситуации.

3. Выдвижение гипотезы, решающей данную проблемную ситуацию.

4. Обсуждение с учащимися выдвинутой гипотезы и составление плана по её проверке.

5. Проверка гипотезы на компьютерной модели.

6. Выдвижение следующей гипотезы и т.д.

В зависимости от уровня подготовки учащихся данный вид работы может осуществляться либо частично с помощью учителя, либо с помощью описания работы с моделью, либо полностью самостоятельно.

Работа с компьютерными моделями всегда может быть осуществлены в эти три этапа, независимо от того, какую модель мы изучаем - модель идеа

89 лизированных объектов, физических явлений, процессов или модель фундаментальных опытов. Такой единый подход обусловлен, во-первых, свойствами самих компьютерных моделей, а, во-вторых, необходимостью развития исследовательских умений учащихся.

Независимо от того, что является объектом для построения компьютерной модели (идеальная модель, физический процесс, явление или фундаментальный опыт), способ её построения всегда будет один - рассмотрение физического объекта (процесса, явления), создание математической модели, отображение этой модели на экране компьютера с помощью различных программных средств. Все компьютерные модели отображаются в виде динамических картинок. Работа с используемыми компьютерными моделями основана на изменении и измерении параметров модели и наблюдении за происходящим.

Использование компьютерных моделей идеализированных объектов, физических явления, процессов и фундаментальных опытов позволяет использовать их на протяжении всего изучения раздела "Молекулярная физика", что способствует созданию у учащихся более полного представления о процессе моделирования и развитии у них исследовательских умений. Кроме того, постоянное использование позволяет выработать у учащихся серьезного отношения к данному виду работы.

Осуществление работы с компьютерными моделями в соответствии с вышеперечисленными этапами даёт учителю возможность на протяжении изучения всего раздела "Молекулярная физика" развивать у учащихся умения раскрывать закономерности явлений, рассуждать, обобщать и систематизировать знания, а всё это способствует развитию теоретического мышления учащихся.

Кроме того, при работе с компьютерными моделями учитель вовлекает учащихся в обсуждение и организует исследовательскую деятельность по изучению их свойств и характеристик, что не только повышает активность учащихся на уроках и уровень их знаний, но также способствует развитию наглядно-образного и теоретического мышления учащихся.

Следует отметить, что три этапа работы с компьютерной моделью идеализированного объекта, физического явления, процесса и фундаментального опыта могут быть разнесены по времени проведения в зависимости от целей учителя. Так третий этап, самостоятельная работа с компьютерной моделью, может быть проведён на отдельном уроке или дома.

Такова предлагаемая методика работы с компьютерными моделями.

Главной проблемой широкого использования компьютеров и компьютерных моделей в процессе обучения физике в средней школе является их ограниченное число. Так при наполняемости класса в 25-30 человек, в компьютерном классе стоит 12-15 машин. Поэтому необходимо учитывать этот факт при организации работы с компьютерными моделями.

Нами были проанализированы различные способы использования компьютера в процессе обучения физики. На основании анализа была создана схема, иллюстрирующая основные формы работы с компьютерными моделями на уроке, в условиях ограниченного числа ПЭВМ (см. схему 3-2).

Как видно из схемы 3-2 возможность проведения уроков с применением компьютерных моделей, существует практически всегда, даже в случае, если есть только один компьютер на столе у учителя. Конечно, при этом меняется организация урока, но методика применения компьютерных моделей не изменяется, она не зависит от числа компьютеров, от организации урока.

Таким образом, способ организации урока зависит от:

1. целей, которые ставит перед собой учитель при проведении данного урока;

2. темы урока и необходимости применения компьютерных моделей;

3. программного обеспечения данного урока и особенностей компьютерных моделей.

Формы организации уроков в условиях малого числа ПЭВМ

Индивиду аль ная

Представление информации, демонстрация

Получение информации, организация исследовательской деятельности

Расположение компьютеров

Количество учащихся располагающихся за ПЭВМ

Форма работы

Цель применения

Изучение нового материала, решение задач, повторение

Лабораторная работа, изучение нового материала, повторение

Малыми порциями в течение всего урока

Учитель

Класс уча И

ПЭВМ

Весь урок (45 минут)

Лабораторная работа, изучение нового материала, решение задач, закрепление, повторение

Часть или весь урок (20 минут, 45 минут)

Ученик

Уче И

ПЭВМ

Ученик

ПЭВМ

Вид урока с применением ПЭВМ

Время работы с ПЭВМ

Взаимодействие в ходе урока

Схема 3-1

Использование компьютера в процессе преподавания должно определяться не только необходимостью его использования, но и временем, отведённым на изучение данного материала.

Нами было проведено планирование раздела "Молекулярная физика" в соответствии с программой, разработанной институтом общего и среднего образования РАО [123] и требованиями обязательного минимума содержания образования [107]. При планировании было учтено количество времени, отведённого на работу с компьютером, в соответствии с гигиеническими нормами и санитарными правилами работы школьников за ПЭВМ [25].

Также при планировании было учтено время, необходимое для ознакомления учащихся с работой с программами по физике (первые два урока в начале учебного года). При проведении этих занятий учитель должен провести некоторое повторение знаний по механике, полученных в 9 классе.

Эти занятия должны дать возможность повторить основные физические модели и величины, знания которых будут необходимы при изучении раздела "Молекулярная физика". Так необходимо повторить понятие материальной точки, физические величины - скорость, импульс, энергия, законы сохранения импульса и энергии.

Таким образом, первые два урока позволяют не только частично адаптировать учащихся к новому виду деятельности, но и актуализировать необходимые знания.

Ниже представлено поурочное планирование раздела с указанием уроков с применением компьютерных моделей и целей их использования (см. таблицу 3-1).

Список литературы диссертационного исследования кандидат педагогических наук Макарова, Ольга Евгеньевна, 2003 год

1. Кошманов В.В. Карно, Клапейрон, Клаузис: Кн. Для уч-ся 66..

2. Мощанский В.Н., Савёлова Е.В. История развития физики в средней школе 97.

3. Энциклопедия "Аванта +". Том "Физика".

4. После доклада учитель обобщает всё вышесказанное и поясняет, что широкое применение тепловых машин потребовало их более глубокого теоретического и технического анализа.1. Изучение нового материала1. Слова учителя

5. Итак, тема сегодняшнего урока: "Тепловые двигатели". (Учащиеся записывают название темы в тетради.) И начнем мы с описания их принципа действия.

6. Учащиеся перечерчивают схему в тетрадь).

7. В начале урока вам рассказали о паровых машинах. Выделим у них основные элементы, присущие любой тепловой машине.

8. Слова учителя Слова учащихся

9. Что является рабочим телом в паровой машине? Рабочим телом, является пар, который, расширяясь, заставляет поршень подниматься.

10. Что играет роль нагревателя, передающего количество теплоты рабочему телу? Нагревателем является паровой котел, в котором вода нагревается и превращается в пар. Сам котел нагревается за счёт сгорания топлива.

11. Что является холодильником в паровой машине? Пар частично остывает при расширении, а более полно, до первоначальной температуры, когда его выбрасывают из цилиндра. Таким образом, холодильником является окружающая среда.

12. Далее рядом с первой схемой рисуют схему работы паровой машины. Это даёт возможность учащимся провести аналогию между теорией и её практической реализацией.1. Пар1. Паровой котёл1. Q. г1 Q2 г1. Окружающая среда

13. Схема принципа действия паровой машины1. Слова учителя

14. Прежде, чем ввести понятие КПД тепловых двигателей, введем понятие необратимых процессов.

15. В природе таких обратимых процессов не протекает. Но можно представить процесс близкий к обратимому.

16. Если, например, с некоторой высоты бросить вниз об упругий пол упругий шарик, то после удара он поднимется практически на первоначальную высоту, то есть вернётся в исходное состояние. Такой процесс можно считать обратимым.

17. Ещё одна формулировка второго закона термодинамики, была дана в 1850 году немецким физиком Р. Клаузисом, говорит об односторонности тепловых процессов Давайте так же запишем её. "Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более горячему",

18. Слова учителя Слова учащихся

19. В основной школе вы уже обсуждали понятие КПД. Вспомните, пожалуйста, что это за величина. КПД равно отношению работы, совершаемой телом, к количеству теплоты, переданному телу.

20. На доске записывается формула для КПД. r|=A/Ql

21. Построение модели идеальной тепловой машины1. Слова учителя

22. При построении идеальной тепловой машины Карно опирался на два предположения:

23. Рабочим телом должен быть идеальный газ.

24. Все процессы, составляющие цикл, должны быть обратимыми.

25. Давайте обсудим каждое из предположений.

26. Если рабочим телом является идеальный газ, молекулы которого не взаимодействуют, то вся энергия, переданная от нагревателя, пойдет на изменение кинетической энергии движения молекул, то есть на совершение рабочим телом работы

27. Расширение и сжатие рабочего тела должно происходить при постоянных температурах. Поэтому и процесс расширения идеального газа, и его сжатия должно происходить изотермически.

28. В то же время, необходим переход рабочего тела от температур Ti к Тг и обратно. Из условия получения максимальной работы эти два процесс следует сделать адиабатическим.

29. Таким образом, цикл по которому работает идеальная машина Карно, имеет рабочее тело идеальный газ и протекает по обратимым процессам. Такими процессами являются изотермический и адиабатный.

30. В 1834 году французский физик Б. Клапейрон, на основании уравнения состояния идеального газа, предложил изображать на диаграмме циклические процессы.

31. Учитель включает компьютерную модель "Цикл Карно" (CD "Физика на Вашем PC"). На экране учащиеся наблюдают одновременно за цилиндром с поршнем (рабочим телом), с которым осуществляются процессы и за графиком этого процесса.1. Слова учителя

32. Давайте теперь посмотрим за протеканием данного цикла при некоторых температурах.

33. Начинается пошаговое изменение параметров в процессе протекания цикла. На графике отмечается точка, соответствующая состоянию системы, и при этом одновременно показывается направление теплообмена.1. Слова учителя

34. При изотермическом нагревании рабочего тела оно получает от нагревателя некоторое количество теплоты и начинает расширяться до некоторого промежуточного объёма. При этом рабочее тело совершает работу.

35. Далее рабочее тело изолируют (нет теплообмена с окружающими телами) и оно продолжает расширяться адиабатически, за счёт своей внутренней энергии. При этом оно остывает до температуры холодильника Тг.

36. Таким образом, рабочее тело готово заново начать свою работу.

37. Площадь фигуры, заключённой между графиками, описывающими процесс, будет численно равна работе, совершённой за цикл.

38. Далее учитель изменяет температуры нагревателя и холодильника и обсуждает с учащимися изменения вида графика, площади фигуры и КПД тепловой машины.

39. Закрепление изученного материала

40. Слова учителя Слова учащихся

41. Назовите основные части теплового двигателя. К основным частям любого теплового двигателя относятся: рабочее тело, нагреватель, холодильник.

42. Зачем необходима каждая из этих частей. Рабочее тело совершает работу двигателя. Нагреватель необходим, чтобы передавать количество теплоты рабочему телу. Холодильник необходим, чтобы при сжатии рабочего теля мы могли получить выигрыш в работе.

43. Человек толкает книгу по поверхности стола. Является ли данный процесс обратимым? Данный процесс не является обратимым, так как происходит переход кинетической энергии книги во внутреннюю. Обратный переход невозможен.

44. От чего зависит КПД идеальной тепловой машины? КПД идеальной тепловой машины зависит только от температур нагревателя и холодильника.

45. Каким образом можно увеличить этот коэффициент полезного действия? Если увеличить разность между температурами холодильника и нагревателя, то КПД двигателя увеличится.

46. На дом повторить записи. Внимательно изучить параграфы 28,29 (учебник Г.Я Мяки-шев, Б.Б. Буховцев), из упражнения 6 (страница 86) сделать письменно задачи 15,16.

47. В результате комплексного использования всех возможностей компьютерной модели цикла Карно у учащихся возникает более глубоко представление о принципе действия тепловых машин, что способствует развитию их теоретическое мышление.

48. Тема урока: "Броуновское движение"

49. Изучение нового материала 30 мин.

50. Обобщение новых знаний и выводы 3 мин.4. Задание на дом 2 мин.

51. Актуализация знаний Цель опроса: повторить полученные знания о молекулах, их движении и взаимодействии.1. Опрос учащихся.

52. Двух учащихся вызывают к доске. Они письменно на доске отвечают на следующие вопросы. 1. Что изучает молекулярная физика? щ 2. Сформулируйте основные положения MKT.

53. Охарактеризуйте тепловое движение молекул, в чём его особенности?

54. Опишите опыты, на основании которых был определён характер движения молекул.

55. Одновременно происходит фронтальный опрос остальных учащихся. Вопрос учителя: объясните следующие явления: карандаш оставляет след на листе.

56. Ответ учащихся: так как согласно первому положению MKT все тела состоят из частиц, то это можно объяснить тем, что часть частиц грифеля остается на листе в виде следа.

57. Вопрос учителя: объясните существование поверхностного натяжения * жидкости.

58. Ответ учащихся: так как согласно третьему положению MKT все частицы взаимодействуют между собой, то молекулы жидкости притягиваютдруг друга сильнее, чем молекулы воздуха. В результате возникает поверхностная пленка.

59. Слова учителя: давайте теперь проверим ответы учащихся у доски.

60. Дополнительный вопрос: объясните деформацию пружины с точки зрения основных положений MKT.

61. Слова учителя: проверим теперь ответ второго учащегося на вопрос о тепловом движении молекул.

62. Ответ второго учащегося: молекулы любого тела находятся в тепловом движении. Это движение является непрерывным, его нельзя уничтожить никаким способом, оно существует всегда, при различных температурах, это движение носит хаотический характер.

63. Дополнительный вопрос: дайте определение диффузии и объясните это явление с точки зрения основных положений MKT.

64. Изучение нового материала.

65. Введение в тему (историческая справка).

66. Итак, тема урока "Броуновское движение", записали себе в тетради.

67. Давайте дадим определение броуновского движения и броуновской частицы.

68. Броуновское движение это тепловое движение частиц, взвешенных в жидкости или газе. Эти мелкие частицы носят название броуновской частицы.

69. Учащиеся записывают определение в тетрадь).

70. Перед вами механическая модель броуновского движения. В роли броуновской частицы выступает пробка, а окружающие её металлические шарики это молекулы жидкости. Приведем модель в движение и пронаблюдаем за происходящим.

71. Учитель приводит в действие модель броуновского движения.)

72. Слова учителя: объясните на основе наблюдений, почему происходит движение броуновской частицы?

73. Слова учащихся: молекулы жидкости ударяют со всех сторон броуновскую частицу, эти удары заставляют её двигаться.

74. Предположения, высказанные учащимися следующие:

75. Молекулы ударяют с разной силой.

76. Разное число молекул ударяет с разных сторон.

77. Число молекул, подходящих к броуновской частице, всё время меняется.118

78. Число ударов с разных сторон тоже меняется.

79. На основе сделанных учащимися предположений формулируется вывод, который записывается в тетради.

80. Слова учителя: все ваши предположения сделаны правильно. Давайте их обобщим и сделаем выводы о причинах броуновского движения частиц, взвешенных в жидкости или газе.

81. Броуновская частица движется вследствие её взаимодействия с молекулами жидкости или газа. Так как число молекул и значение импульсов, передаваемых броуновской частице, постоянно меняются, то это приводит к хаотическому движению броуновской частицы.

82. Давайте ещё раз проиллюстрируем броуновское движение на механической модели. На ней легче заметить удары "молекул" о "броуновскую частицу" .

83. Демонстрируется модель броуновского движения.

84. Но компьютерная модель даёт возможность провести ряд других исследований и выявить другие закономерности броуновского движения, проведём их все вместе.

85. Для начала проанализируем, от каких факторов зависит скорость броуновской частицы.

86. Учащиеся выдвигают гипотезы, которые фиксируются на доске. Гипотезы, предложенные учениками.

87. Скорость броуновской частицы зависит от температуры жидкости.

88. Скорость броуновской частицы зависит от размеров частицы.

89. Скорость броуновской частицы зависит от массы частицы.

90. Скорость броуновской частицы зависит от плотности жидкости.

91. Скорость броуновской частицы зависит от формы частицы.

92. Скорость броуновской частицы зависит от вещества самой частицы.

93. Теперь вы самостоятельно с помощью компьютерной модели ("Броуновское движение") проверите оставшиеся предположения (1,3,4).

94. Учащиеся получают описание работы с компьютерной моделью и самостоятельно в течение 10-15 минут работают за компьютером. Результатом их работы является заполненный бланк отчёта, представленный ниже.

95. Раздаточный материал по теме "Броуновское движение" (программа "Броуновское движение")

96. В программе клавишами управления являются:клавиша "Enter" для старта и окончания эксперимента, для перехода из меню в рамку данных;клавиша "Esc" для выхода из программы; клавиши со стрелками для управления курсором.

97. Выберете при помощи стрелок "Показывать трек", нажмите клавишу "Enter" и пронаблюдайте за поведением броуновской частицы.

98. Остановите опыт с помощью клавиши "Enter".

99. Выберете при помощи стрелок строку "Изменить параметры".

100. Задайте интервал между точками фиксации положения броуновской частицы в пределах от 15 до 30 условных единиц.

101. Задайте максимальную температуру.

102. Нажав клавишу "Enter", войдите в меню и пронаблюдайте траекторию движения частицы.

103. Аналогично задайте минимальную температуру и пронаблюдайте за изменением скорости её движения.

104. Скорость частицы определяется расстоянием, которое проходит частица за равные промежутки времени. Запишите результат в карточку отчёта.

105. При минимальной температуре увеличьте массу частицы до максимально возможной.

106. Пронаблюдайте за изменением скорости движения броуновской частицы и результат впишите в отчёт.

107. При минимальной температуре и максимальной массе частицы увеличьте плотность вещества, окружающего её, до максимально возможной.

108. Пронаблюдайте за изменением скорости движения броуновской частицы и результат впишите в отчёт.

109. Создайте условия, при которых скорость движения броуновской частицы будет максимальной. Результат впишите в отчёт.

110. Бланк отчёта о проделанной работе При увеличении температуры и фиксировании других параметров скорость движения броуновской частицы.

111. При увеличении массы частицы и фиксировании других параметровскорость движения броуновской частицы.

112. При увеличении плотности среды и фиксировании других параметровскорость движения броуновской частицы.

113. Скорость движения броуновской частицы будет максимальной, еслитемпература будет.масса частицы будет.плотность среды, вокруг частицы будет.

114. Слова учителя: давайте подведём итоги проделанной работы и сделаем выводы о факторах, от которых зависит скорость движения броуновской частицы, и запишем их в тетрадь. Итак, зависит ли скорость частицы от температуры жидкости?

115. Слова учащихся: скорость зависит от температуры. Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы, тем чаще и с большей силой ударяют они броуновскую частицу, тем быстрее она движется.

116. Учащиеся записывают это в тетрадь.

117. Слова учителя: зависит ли скорость броуновской частицы от размеров частицы?

118. Слова учащихся: скорость броуновской частицы зависит от её размеров.

119. Слова учителя: зависит ли скорость броуновской частицы от её массы?

120. Слова учащихся: зависит. Чем более массивная частица, тем сложнее её столкнуть, то есть она более инертна. Значит, скорость её движения будет меньше.

121. Слова учителя: зависит ли скорость броуновской частицы от плотности жидкости?

122. Слова учащихся: скорость броуновской частицы зависит от плотности жидкости.

123. Обобщение новых знаний и выводы

124. Таким образом, мы с вами выяснили причины и основные закономерности броуновского движения. Мы с вами выяснили, что движение броуновских частиц вызвано ударами молекул вещества, в котором она взвешена.

125. Скорость броуновской частицы зависит от свойств вещества, в котором она взвешена, а так же от массы и размеров самой частицы.

126. Броуновское движение доказывает существование молекул и их непрерывный, хаотический характер движения.

127. В заключение урока следует отметить, что количественная теория броуновского движения была создана А.Эйнштейном, и её экспериментально подтвердил Ж. Перрен.1. Задание на дом

128. Слова учителя: дома изучите параграф 3 из учебника (Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев "Физика -10"), дайте ответы на вопросы после параграфа.

129. Цели урока достигнуты, и задачи его решены.1. Урок 4

130. Тема урока: "Измерение скоростей молекул. Опыт Штерна"

131. Изучение нового материала 30 мин.

132. Подведение итогов, обобщение 10 мин.14. Задание на дом 2 мин.

133. Изучение нового материала Урок проводится в компьютерном классе, где за каждым компьютером находится по 2 учащихся.

134. Последняя формула была получена нами на основе молекулярно-кинетической теории.1. Постановка проблемы

135. Слова учителя: давайте рассчитаем наивероятнейшую и среднюю квадратичную скорости движения молекул азота, основной составляющей воздуха, при комнатной температуре.

136. Учащиеся самостоятельно рассчитывают эти скорости. (Двух учащихся можно вызвать к доске).

137. Слова учителя: мы рассчитали скорость движения молекул газа при комнатной температуре. Получили, что наивероятнейшая скорость равна 387 м/с, а средняя квадратичная скорость движения молекул при комнатной температуре приблизительно равна 470 м/с.

138. Каким образом можно объяснить полученное несоответствие? Выскажите свои гипотезы по данной проблеме. Гипотезы, предложенные учащимися.

139. Формулы для расчёта скорости не верны.

140. Неправильно измерена скорость звука в воздухе.

141. Молекулы азота тормозят при своем движении, тем самым, уменьшая свою скорость.

142. Скорости рассчитаны для идеального газа, а азот газ неидеальный.

143. Дальше идет обсуждение гипотез совместно с учащимися. Выясняется, почему первые две гипотезы являются ложными. Более полно обсуждаются гипотезы 3, 4. В результате обсуждения совместно формулируются выводы.

144. Этим несоответствием заинтересовались ученые второй половины XIX века. Перед ними встала проблема экспериментально измерить скорость движения молекул газа.

145. В 1920 году О.Штерном была проведена серия опытов по экспериментальному определению скоростей движения молекул.

146. Целью опыта было экспериментально измерить значение наивероят-нейшей скорости движения молекул газа.

147. Когда что-то невозможно использовать в реальных условиях, то прибегают к использованию моделей этих объектов, процессов и явлений. Вот и мы с вами воспользуемся компьютерной моделью опыта Штерна (программа "Фундаментальные опыты по физике").

148. Обратите своё внимание на экран компьютера.

149. Перед вами на экране перечень опытов, проводимых программой. С помощью "мыши" выберите рамку "опыт Штерна" и щелкните по ней левой кнопкой.

150. Перед вами появился перечень демонстраций, представляемых по опыту Штерна. Выберите рамку "Описание установки" и щелкните по ней.

151. Перед вами установка опыта Штерна. Изучите основные элементы установки, схематично зарисуйте в тетрадь. Подумайте, как с помощью данной установки можно измерить скорость молекул вещества. На это вам отводится 5-7 минут.

152. Учащиеся самостоятельно изучают модель установки опыта Штерна. В программе предусмотрена возможность с помощью указателя выбирать элементы установки и получать о них информацию.

153. Слова учителя: давайте обсудим все, что вы увидели. В какой проекции представлены установка опыта?

154. Слова учащихся: представлен вид сверху.

155. Слова учителя: что представляют собой окружности на рисунке?

156. Слова учащихся: каждая окружность это коаксиальный цилиндр, а точка в центре окружности - это проволока, покрытая испаряющимся веществом.

157. Слова учителя: зачем во внутреннем цилиндре сделана щель?

158. Слова учащихся: для того, чтобы молекулы вещества могли проникать через нее на поверхность внешнего цилиндра.

159. Слова учителя: что получится на поверхности внешнего цилиндра, если вещество начнет испаряться с проволоки?

160. Слова учащихся: на его поверхности появится полоска из вещества.

161. Слова учителя: что будет происходить с полоской, если цилиндры начнут вращаться?

162. Слова учащихся: полоска начинает смещаться на некоторое расстояние по сравнению с местоположением при неподвижных цилиндрах.

163. Слова учителя: почему это будет происходить?

164. Слова учащихся: пока молекулы будут лететь по прямой от одного цилиндра до другого, цилиндры успеют повернуться на некоторый угол. Это приведет к смещению полоски.

165. Слова учителя: давайте, это проверим на механической модели. (Учитель показывает модель опыта Штерна 179.).

166. Давайте посмотрим, как выглядит ход опыта Штерна на примере компьютерной модели. Для этого щелкните "мышью" по рамке "Рабочие формулы", выберите на экране рамку "Демонстрация" и пронаблюдайте за происходящим.

167. Учащиеся самостоятельно наблюдают за ходом опыта.)

168. Как вы думаете, изменится ли ширина полоски при вращении цилиндров?

169. Слова учащихся: полоска будет размыта, ведь не все молекулы успеют долететь до внешнего цилиндра одновременно.

170. Слова учителя: действительно, полоска будет размыта. Как, на ваш взгляд, правильно определить, в какое место этой полоски вещества попадают молекулы, имеющие наивероятнейшую скорость?

171. Слова учащихся: надо измерить толщину полоски. И там, где она будет наибольшей, и будет место попадания частиц с наивероятнейшей скоростью.

172. Итак, давайте подведём итоги всего вышесказанного. Ещё раз обратите внимание на установку и демонстрацию опыта. (Все учащиеся на экран выводят демонстрацию опыта.)

173. Все формулы для расчёта представлены перед вами. (На экране рамка с рабочими формулами.)

174. Теперь, после изучения установки и методики проведения опыта Штерна самостоятельно проведите компьютерные опыты по измерению скорости движения молекул серебра или золота.

175. В ходе опытов заполните бланки отчёта и рассчитайте скорости движения молекул для 2-3 температур. Бланк отчёта предоставляется один на двоих.

176. После выполнения лабораторной работы проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

177. С помощью "мыши" выберете рамку "Выбор констант для.опыта".

178. С помощью стрелок задайте все основные параметры установки опыта.

179. С помощью "мыши" выберете рамку "Проведение опыта".

180. Пронаблюдайте за увеличением толщины слоя испаряемого вещества.

181. Щелкните по надписи "Переход к измерениям".

182. Смещая полоску с помощью стрелок, определите её максимальную толщину. Это и будет смещение наибольшего числа молекул.

183. Щелкнув по рамке "запись результата", запишите его в электронную таблицу.

184. Проведите ещё два опыта при этих данных, изменяя время измерения.

185. После этого задайте новые данные и повторите эксперимент.

186. Данные электронной таблицы перенесите в бланк отчёта и проведите теоретические выкладки.

187. Проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод.

188. Почему данные теоретические и практические не совпадают друг с другом?1. Вариант 2

189. С помощью "мыши" выберете рамку "Выбор констант для опыта".

190. С помощью стрелок задайте все основные параметры установки опыта.

191. Щелкните "мышью" по рамке "Выход" и перейдите в меню модели.

192. Щелкните "мышью" по рамке "Проведение опыта" и пронаблюдайте за изменением толщины слоя, испаряемого вещества с течением времени.

193. С помощью стрелок переносите линию измерения толщины слоя, пока не найдете максимальную толщину. Это и буде величина смещения.

194. Запишите её значение в электронную таблицу. Для этого щелкните "мышью" по рамке "Запись результата".

195. Повторите опыт ещё два раза для разного значения времени. Каждый раз результаты заносите в электронную таблицу.

196. Задайте новые константы для опыта. Для этого щелкните "мышью" по рамке "Выход". Войдите в рамку "Выбор констант для опыта" и с помощью стрелок задайте новые параметры установки.

197. Проведите три измерения с этими параметрами. Не забывайте заносить полученные результаты в электронную таблицу.

198. По окончании трёх серий опытов войдите в меню модели "Опыта Штерна". Выберите рамку "Таблица результатов" и щелкните по ней "мышью".

199. Перенесите данные из таблицы в бланк отчёта.

200. Произведите теоретические выкладки.

201. Проанализируйте полученные результаты и сделайте вывод.

202. Объясните различия между теоретической скоростью и скоростью, полученной в результате проведения компьютерного эксперимента.