Искать реферат        
Рефераты на 5 с плюсом
С нашим сайтом написать реферат проще простого

Некоторые перспективы реализации модельных экспериментов на компьютере и создание виртуальных лабораторных практикумов по физике

Категория: Физика, Астрономия     версия для печати   

Страница: [1] [2] [3] [4]

Некоторые перспективы реализации модельных экспериментов в компьютер

и создания виртуальных лабораторных практикумов по физике

Чрезвычайно важной частью любого курса физики является лабораторный практикум. Лабораторные работы дают возможность проверить на практике правильность теоретических представлений о физических явлениях, изучаемых в лекционномкурсе. Кроме того, на лабораторных работах отрабатываются умения и навыки, необходимые для постановки эксперимента.

Однако существует большое количество процессов, механизмы работы которых известны, но непосредственное их наблюдение невозможно в реальном времени и в масштабе один к одному. В частности, большинство процессов ядерной физики, квантовой механики, физикиполупроводников происходят на микроскопическом атомарном или молекулярном уровне. Продолжаются они чрезвычайно короткое время. Кроме того, изучаемые явления астрономией, происходящие на макроуровне. Их длительность может достигать миллиарда лет. Все это сильно сужает демонстрационную и экспериментальную базу курсов физики. Необходимо отметить также, что существуетширокий круг физических экспериментов, постановка которых требует больших материальных и финансовых затрат.

Расширить демонстрационную и экспериментальную базу могут модельные эксперименты на компьютере. Ресурсы современных компьютерных систем в целом достаточны для проведения качественного модельного эксперимента с экранной визуализацией процессов.

Современноепрограммное обеспечение для иллюстрации физических процессов представлено демонстрационными и моделирующими программами.

Демонстрационные программы существенно отличаются от моделирующих. Отдельные логически законченные фрагменты учебного материала в демонстрационных программах, как правило, состоят из мультимедийных клипов, соединенных между собой через совместноеобучающей системы отвечает за объяснение событий, которые демонстрируются визуальной составляющей.

Ядром моделирующей программы является модель процесса — совокупность формул, соотношений, алгоритмов, правил, регламентирующих взаимодействие между объектами моделирования. Процессом можно управлять с помощью входящих и текущих параметров.

Основным недостатком большинствасуществующих модельных программ является то, что в каждом отдельном случае модель охватывает небольшую часть учебного материала по теме. Каждая программа, как правило, моделирует только один конкретный процесс.

В представленной работе сделана попытка преодолеть этот недостаток.

Целью этой работы является анализ перспектив создания лабораторных практикумов по физике на компьютере,предназначенных для проведения широкого круга виртуальных, физических, модельных экспериментов с экранной имитацией процессов.

В рамках модельных программ предлагается создать отдельные визуальные компоненты, выполняющие роль виртуальных физических объектов и могут динамически взаимодействовать при работе модели. Именно из этих компонентов будет формироваться экспериментальнаябаза. Широкий круг виртуальных физических экспериментов должно легко формироваться из палитры отдельных компонентов.

Использование визуальных компонентов, программно имитируют реальные физические объекты, при построении модели приведет к более рациональному распределению времени, затрачиваемого на создание модели. Соответственно, больше времени останется на программнуюреализацию механизмов работы модели.

Построение виртуального практикума на компьютере можно разбить на следующие промежуточные этапы:

создания системы задач для практикума;

разработка виртуальных физических объектов;

разработка виртуальных измерительных устройств.

Создание системы задач для практикума. При создании системы задачдля практикума следует предусмотреть их сочетание таким образом, чтобы они разместились в порядке усложнения. Необходимо подобрать задания так, чтобы каждое следующее было прямым усложнением предыдущего и выполнения следующего задания происходило на основе выполненного предыдущего. Это совпадает с систематизацией задач в физике, ведь большое количество физическихпроцессов рассматривается в порядке первого, второго и т.д. приближения [1, 2, 3].

Предполагается, что система заданий для практикума будет не линейной рядом задач, а двухмерной древовидной структурой, когда одно простое задание может стать родоначальником нескольких более сложных.

Системы задач для различных практикумов могут частичнодополнять друг друга.

Учитывая вышесказанное, приведем пример постепенной детализации задач для моделирования в механике и их связь с другими разделами физики. Начальный фрагмент системы задач по механике может включать:

равномерное прямолинейное движение тела по экрану вдоль его края;

равномерное прямолинейное движение тела в любомзаданном направлении с любой заданной скоростью;

движение тела до и после столкновения с препятствием;

равноускоренное (ривносповильнений) движение тела;

колебания пружинного маятника;

движение тела, брошенного под углом к ??горизонту;

движение математического маятника.

Страница: [1] [2] [3] [4]

версия для печати

Читайте также:
Финансирование инновационных проектов через сеть инновационных фондов
Сочетание дидактических и автобиографических элементов в "Поучение" Владимира Мономаха
Роль предприятия (фирмы) в рыночных отношениях. Виды предприятий
Организационно-структурные основы деятельности Кременецкого лицея в 1920-1930-х гг
Маркетинговое исследование посреднических операций банка с векселями