Физикалық процестерді модельдеу

ЖОСПАР:

I.КІРІСПЕ.

Модельдеу – дегеніміз  не?

II.НЕГІЗГІ БӨЛІМ:

1. Физикалық құбылыстар мен процестерді модельдеу.
2. Компьютерлік құралдарды физикалық бейнені көрсетуде қолдану
3. Компьютерлік құралдарды физикалық процестер мен құбылыстарды модельдеуге қолдану

III.ҚОРЫТЫНДЫ.

IV.ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологиялық қоғамнан ақпараттық қоғамға өту, адамға жаңа талаптарды, яғни алгоритмдерді орындауды емес, оларды жасауды талап етеді.Білім берудің түпкі нәтижесі адам әрекетінің жеке түрлерін меңгерту ғана емес, үнемі жаңа әрекет түрлерін игеруге мүмкіндік беретін құралдар мен білім алу методологиясын меңгеру болып табылады. Сондай методологиялық амалдардың бірі – физикалық құбылыстар мен процестерді модельдеу екендігі белгілі.

Модельдеу:

1) білім алушы әрекетінің аса тиімді түрі ретінде;

2) жаратылыстану бойынша жаңа білім алудың өте сайма-сай методологиясы ретінде;

3) компьютерді физикада қолданудың алғашқы түрі ретіндежүзеге асырылады.

Оқу үдерісінде физикалық зандар мен құбылыстарды компьютерде модельдеу өте тиімді болып табылады. Модельдеу арқылы оқытудың ғылымилығы, көрнекілігі, жүйелілігі, белсенділігі сияқты принциптері жүзеге асырылады. Сондай-ақ, оқу әрекетінің методологиясы ғылыми-зерттеу жұмыстарының методологиясымен ұштастырылады.Орта мектепте өтілетін құбылыстар мен нысандарды модельдеуде ЭЕМ пайдаланудың маңыздылығы туралы пікір педагогика ғылымында берік орнығуда. Академик В.Г.Разумовский «оқу үдерісіне компьютерді енгізуге байланысты көптеген ғылыми дүниетаным әдістерінің, әсіресе модельдеу әдісінің мүмкіншіліктері бірден артады, модельдеу кезінде құбылыстың мәні ерекше айрықшаланып, олардың бірлігі нақтылана түсетіндіктен, бұл оқыту тиімділігін күрт көтеруге мүмкіндік туғызады», - деп көрсетеді.

 
Сұлба 1. Физиканы оқытуда модельдеуді пайдалану бағыттары.

Н.Л.Булаков, Д.В.Волков, В.Г.Разумовскийдің еңбектерінде келтірілген деректерге сүйене отырып, физиканы оқытуда модельдеуді пайдаланудың бірнеше бағыттарын (1-сұлба) көрсетуге болады.

М.Л.Фокин компьютерлік модельдерді сипаттайтын қасиеттерді былайша айқындайды:

1) ақпараттылық (модельденген бағдарламаның пайдаланушыға объектіні зерттеу үшін қажетті ақпаратты беру қабілеттілігі);

2) көрнекілік;

3) динамикалық;

4) ЭЕМ-сы мен пайдаланушы арасында диалогтың болуы;

5) басқарудың қарапайымдылығы.

Модель қысқа да қолайлы, сонымен бірге оқыту үшін аса маңызды нысанның, құбылыстың не процестің ерекшелігін шама келгенше толық көрсетуі тиіс.Өтілетін құбылыстар мен нысандарды модельдеу кезіндегі компьютердің мүмкіндіктері мүлдем шексіз. Қарапайым модельге таным үшін маңызы аз және қабылдау мен зерттеу барысында қиындық туғызатын кейбір қасиеттер енгізілмейді, яғни тиісінше оқушы әрекетінен де танымдық қызметі жоқ бірқатар операциялар шығып қалады. Нәтижесінде білімді игеру жеңілдейді әрі тездетіледі. Компьютер әмбебап ұқсатқыш болып табылады, ал шындығында компьютер меңгерілген әрекетті материалды түрде емес, дисплей экранында оның бейнесін бере отырып, материзацияланған түрде көрсетеді. Бірақ та, көрнекілікті қамтамасыз етумен іс бітпейді; бейнені қабылдағаннан басқа, оқушы оны жаңа жағдайға аудара (трансформациялай) отырып, онымен біршама әрекеттер атқарады. ЭЕМ арқылы мектеп жағдайында бақылау немесе модельдеу мүмкіндігі жоқ процестерді де, сондай-ақ, адамның ол процестерге нақтылы әсер ету мүмкіндігін көрсететін жағдайларды да модельдеуге болады.Компьютерлік модельдердің бірі суреттеме (иллюстрация) ретінде пайдаланылса, басқалары зерттеу объектісі ретінде қолданылады, үшіншісі – проблематикалық немесе ойын сәті жағдайында көрсетіледі. Бұл модельдер оқушының іс-әрекетін бағалауға да пайдаланылады.

Компьютерлік модельдерді әр түрлі дидактикалық мақсатта:

1) тақырып пен тарауды оқытудағы кіріспе сабақтарда;

2) физика курсын немесе тарауды оқуды толық аяқтау кезіндегі жинақтау сабақтарында;

3) жаңа материалды өту сабағында;

4) білімді бақылау сабақтарында;

5) есеп шығару сабақтарында пайдалануға болады.

Сабақтарда компьютерлік модельдерді қолдану даралап оқытуды ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Компьютерлік модель көмегімен эксперимент жасауда оқушы тапсырманы орындау үшін ғана қажетті уақытты жұмсайды. Бұл оқытушының даралап оқыту міндеттерін орындаудағы жұмысын жеңілдетеді.

В.А.Извозчиков динамикалық компьютерлік модельдерді (ДКМ) пайдалану төмендегідей жағымды нәтиже береді деп көрсетеді:

1) практикалық сабақтарда шешілетін есептер санын арттыруға болады, есепті шынайы шарттармен, яғни, техникадан алынған параметрлермен шешуге мүмкіндік туады; әрбір оқушы үшін даралық қасиетіне қарай есепті тез шешу мүмкіндігі қамтамасыз етіледі; күрделі есептер шығаруды талап ететін есептер мен есеп шартын ауыстыру кезінде тез есептеуді шешу мүмкіндігі пайда болады;

2) физикалық экспериментті жобалау мүмкіндігі ашылады; эксперименттік мәліметтерді өңдеу уақыты қысқарады; өлшем саны артады; физикалық, техникалық және тұрмыстық мазмұндағы жобалық-конструкторлық  тапсырмаларды орындауға мүмкіндік ашылады;

3) өзіндік психологиялық көтеріңкі күй байқалады; оқушылардың шаршап-шалдығуы төмендеп, эмоциялық көтеріңкі көңіл-күй пайда болады; реакцияның шапшаңдығы артады; зерде тұрақтанып, материалдың физикалық мәні оңай меңгеріледі.

Сонымен қатар компьютерлік модельдерді (КМ) қолдану оқыту көрнекілігінің тиімділігін арттырып, мектепте тікелей бақылауға бола бермейтін микроғаламға да көз тастауға мүмкіндік береді (ядроның ыдырауы), оқушы денсаулығына зиянды тәжірибелерге жүгінбей-ақ (рентген сәулесі, уран ядросының бөліну механизмі, ядролық реакция және т.б.), кейбір құбылыстарды (радиоактивті ыдырау) айтарлықтай көрнекі түрде модельдейді.

Сабақ мақсатындағы компьютерлік модельдеуге мектеп жағдайында оқушының жасап көруіне еш мүмкіндік болмайтын немесе көп қиындық туғызатын объектілер таңдалып алынуы қажет.

Олардың қатарына:

- құны өте жоғары,

- өмірге қауіпті,

- оқушы қабылдауына қиындық туғызатын,

- аса күрделі құбылыстар мен эксперименттер жатады.

Мектеп жағдайында оқушы қабылдауына қиын (немесе түсініксіз) құбылыстар мыналар:

- ғарыштық және микроғарыштық масштабтағы құбылыстар;

- өте тез немесе өте ақырын өтетін процестер;

- өте жоғары немесе өте баяу жылдамдықтағы қозғалыстар;

- мектеп жағдайында қол жеткізу мүмкін емес параметрлермәнінде (температура, қысым, және т.б.) өтетін құбылыстар.

Компьютерлік құралдарды бейнені көрсетуде қолдану

Экрандық графика оқушылардың оқу бағдарламаларымен жұмыс барысында сабақ материалдарын түсінуі мен есте сақтауын жақсартуға мүмкіндік береді. Машина графикасын қолданудың басты бағыттарына мыналар жатады :

- оқу бағдарламасымен жұмыс барысында экранға шығарылған ақпараттың элементтерін объектілер бейнесі мен сол объектілердің ерекшеліктері арасындағы байланысты белгілеу мақсатымен таңбалау, дифференциалдау және бөліп көрсету үшін экранның түрлі-түсті мүмкіндіктерін пайдалану;

- компьютердің графикалық мүмкіндіктерін абстрактылы идеяларды көру образдары арқылы бейнелеу үшін пайдалану;

- монитордың түрлі-түсті мүмкіндіктерін пайдалану;

- қозғалмалы және қозғалмайтын суреттер, карталар, диаграммаларды пайдалану. Бұлардың барлығы бір-бірін өзара толықтырып біртұтас жүйе құруы тиіс.

Мұндай жүйені құруда оқушы тұлғасының дамуы үшін ойындардың үлкен рөл атқаратынын ескеруіміз қажет. Әдіскер мұғалімдердің бақылауы бойынша, оқушылардың ойынға деген алғашқы үлкен қызығушылығы ойын бағдарламаларының алгоритмдік жағына қарай ауысады. Келесі кезеңдерде оқушылар ойын бағдарламаларын өздігінен қарап, ойындарды бағдарламалаудың мүмкін болатын әдіс-тәсілдерін талдай бастайды. Одан кейін мұндай қызығушылық өздігінен қандай да бір ойын бағдарламасын жасауға деген ниетке ауысады. Бір жыл компьютермен жұмыс істеген сыныптарда динамикалы комбинаторлық ойлауда, деректерді дұрыс сұрыптау мен ұйымдастыруда, мақсатты нақты белгілеуде көп ілгері дамушылық байқалады. Сондай-ақ, жоғары эмоционалды қызығушылық бар кезде ғана байқалатын, жұмысқа беріле орындау көрінеді. Ал мұндай жағдайда үқыптылық, дәлдік, жауапкершілік қалыптасады .

Компьютерлік құралдарды физикалық процестер мен құбылыстарды модельдеуге қолдану

Физикалық құбылыстар мен процестерді модельдеу барысында мектеп лабораториясында орындалуы қиын процестердің моделін жасауға көңіл бөлу керек. Бұған мысал ретінде әр түрлі күйдегі молекулалар мен атомдар қозғалысын, центрлік күш өрісіндегі денелер қозғалысын модельдеу мен альфа – бөлшектердің ыдырауы жөніндегі т. б. тәжірибелерді келтіруге болады.Модельдеудің зертханалық экспериментпен көп ұқсас жақтары болғандықтан, оны кейде есептеу эксперименті деп те атайды. Компьютерлік бағдарлама физикалық жүйені модельдейді және есептеу экспериментін сипаттап шығарады. Мысалы, біз ешқандай зертханалық аналогы жоқ құбылысты модельдей отырып, шын мәнісінде нақты әрі дәл нәтижелер ала аламыз. Модельдеу нәтижелерін тиісті теориялық есептеулермен салыстыру есептеу әдістерін дамытуға себепкер бола алады.

Соңғы кездегі болашағы зор бағыт ретінде арнаулы 3-DS пакеттері көмегімен компьютерде үш өлшемді модельдер құрастырыла бастады. Мұндай модельдер ең қарапайым физикалық объектілер мен құбылыстарды жаңа аспектіде көрсетуге мүмкіндік береді. 3-DS модельдері тамаша көрнекі құрал бола алады және олардың мақсаты шындықты жан-жақты, толық қайта жасау болғандықтан, сабақтың кез-келген кезеңінде қолданыла береді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР.

1. Абдыкеримова Э.А. Динамикалық компьютерлік модельдерді практикада қолдану мысалдары //Қазақстан жоғары мектебі, -2004. №1, –133-142 б.

2. Абдыкеримова Э.А. Физикалық құбылыстарды түсіндіруде динамикалық компьютерлік модельдерді пайдаланып оқыту // Информатика-физика-математика, - 2001. – №6, 12-14 б

3. Бағдарлама. «Физика. Астрономия». - Алматы: Мектеп, 1989. – 83 б.

4. Ашуров А.Е. Физиканың компютерлік әдістері.- ШЫМКЕНТ, 2007-84 с