Реферат на тему Использование компьютерного моделирования при изучении магнитных свойств электронного газа в профильной школе

Содержание:

2. Практическое применение информационных и компьютерных технологий 2

2.1 Использование компьютерных технологий при изучении раздела «Магнитные свойства электронного газа» 2

2.2 Анализ информационных и компьютерных технологий 8

2.3 Разработка урока с использованием компьютерных технологий при изучении раздела «Магнитные свойства электронного газа» 15

2.4 Апробация методики изучения магнитных свойств электронного газа с использованием средств Maxima, Wolfram Alpha 20

Заключение 31

Список использованных источников 33

Заключение:

Среди множества способов повышения эффективности урока, использование информационных технологий на сегодня занимает одно из ведущих мест. Безусловно, будущее — за информационными технологиями. С их помощью уже сегодня можно решать множество дидактических, организационных и методических проблем.

Конструирование обучающей среды с использованием ИКТ — есть формирование физической культуры учащихся в её формах (учебная дисциплина — дополнительное образование — внеклассные мероприятия), где управление конструированием рассматривается как процесс создания среды, адекватной изменениям социума.

Модель учебного процесса, в которой используются возможности новых информационных технологий, позволяет эффективно организовать индивидуальную и коллективную работу преподавателя и учащегося, а также интегрировать различные формы и стратегии освоения знаний по предмету, направленные на развитие самостоятельной познавательной учебной деятельности.

Она представляет собой своеобразный, уникальный для данной среды сплав отдельных, педагогических и др. компонентов, обеспечивающих в целом обучающий эффект, повышающий мотивацию учащихся к изучению дисциплины и их творческую активность. Учитывая загруженность современного учителя, можно порекомендовать воспользоваться мультимедийными новинками рынка.

Сегодня их особенно много и, что самое приятное, увеличиваются их технические и дидактические возможности. Применение компьютерных технологий не изменяет сроки обучения, а зачастую применение электронных образовательных программ на уроке требует больше времени, но дает возможность учителю более глубоко осветить тот или иной теоретический вопрос. При этом применение мультимедийных курсов помогает учащимся вникнуть более детально в те физические процессы и явления, изучить важные теоретические вопросы, которые не могли бы быть изучены без использования интерактивных моделей.

Наибольшая эффективность использования компьютера на уроке достигается в следующих случаях:

— использование мультимедийных курсов при изучении тем, явлений, которые наиболее полно и детально освещаются только в электронных образовательных программах, которые невозможно изучать в реальном эксперименте;

— более полная визуализация объектов и явлений по сравнению с печатными средствами обучения. использование возможности варьировать временные масштабы событий, прерывать действие компьютерной модели, эксперимента и использование возможности их повторения; автоматизация процесса контроля уровня знаний и умений учащихся;

— решение и анализ интерактивных задач, требующих аналитического и графического решения с использованием манипуляционно-графического интерфейса; тестирование и коррекция результатов учебной деятельности; использование программных сред, виртуальных лабораторий для организации творческой, учебно-поисковой деятельности учащихся.

Разумеется, педагогическая эффективность использования программных сред зависит не только от самих электронных средств, но и от подготовки учителей для работы с ними, от наличия оборудования в школе.

Фрагмент текста работы:

2. Практическое применение информационных и компьютерных технологий

2.1 Использование компьютерных технологий при изучении раздела «Магнитные свойства электронного газа»

Раздел школьного курса физики » Магнитные свойства электронного газа » ставит своей целью воспитание физического мышления учащихся на основе ознакомления с методами теоретического исследования, применяемыми физикой.

Общеизвестно, что метод преподавания того или иного раздела может считаться обоснованным, если он при прочих равных условиях не противоречит методу исследования, применяемому в науке. Это утверждение — один из принципов, на основе которого строится логика построения и изложения учебного материала. В данном курсе учащиеся знакомятся с двумя методами построения физической теории — с методом принципов и методом модельных гипотез.

Магнитные свойства твердых тел определяются главным образом магнитными моментами содержащихся в них электронов. В твердых телах электроны могут находиться в двух различных состояниях. В непроводящих веществах (диэлектриках) все электроны локализованы на соответствующих атомах. В металлах, сплавах, интерметаллических соединениях и т.д. наряду с локализованными электронами имеются электроны, которые отрываются от атомов (ионов) и коллективизируются.

Эти электроны легко двигаются в кристаллической решетке, обусловливая высокую проводимость. Можно представить металл как решетку из ионов, омываемую газом коллективизированных электронов (электронов проводимости). В простейшей модели свободных электронов (ее называют моделью Друде-Лоренца) можно не учитывать взаимодействия электронов друг с другом, так как в первом приближении силы отталкивания между электронами компенсируются в среднем силами притяжения между электронами и ионами, и рассматривать газ свободных электронов как газ невзаимодействующих частиц.

Магнитные свойства электронного газа — электронный газ во внешнем магнитном поле обладает парамагнитными свойствами. Магнитные свойства электронного газа складываются из диамагнитного и втрое его превышающего парамагнитного эффектов. Диамагнитный эффект электронного газа объясняется изменением поступательного движения электрона в магнитном поле, парамагнитный эффект — изменением ориентации спина электрона относительно внешнего магнитного поля

Введение профильного обучения и набирающая темпы информатизация образования предполагают глубокие изменения, как всего школьного, так и физического образования. В этой связи возникает необходимость в обеспечении педагогов методическими материалами, соответствующими современным тенденциям в образовании, учитывающими идею личностно ориентированного обучения и использования информационных технологий.

В работах Б.И. Додонова, А.Н. Леонтьева, А.К. Марковой, C.JI. Рубинштейна и др. показано, что учебная деятельность школьников побуждается иерархией мотивов: потребность в учении, смысл учения, мотив учения, цель, эмоции, отношение и интерес. При этом основным мотивом учения старших школьников является проектируемая профессия.

Характерная черта народного образования в России — постоянное совершенствование учебно-воспитательного процесса вместе с развитием общества и созданием единой системы непрерывного образования.

Электроника и вычислительная техника становятся компонентами содержания обучения в физике, средствами оптимизации и повышения эффективности учебного процесса, а также способствуют реализации многих принципов развивающего обучения.

Внедрение в образовательный процесс современных образовательных и информационных технологий позволит учителю:

— отработать глубину и прочность знаний, закрепить умения и навыки в различных областях деятельности;

— развивать технологическое мышление, умения самостоятельно планировать свою учебную, самообразовательную деятельность;

— выстраивать индивидуальную траекторию обучения каждого ученика;

— воспитывать привычки чёткого следования требованиям технологической дисциплины в организации учебных занятий.

Внедрение компьютеров значительно повлияло на образовательную деятельность, сегодня никто не оспаривает тезис о необходимости использования компьютеров на уроках. Более того, современное состояние преподавания физики требует их применения на уроках физики.

Кратко визуализацию можно охарактеризовать как мысленное представление некоторых образов. Каждый из нас занимается визуализацией, только зачастую этот процесс происходит неосознанно. Например, визуализация происходит, когда возникают образы при чтении книги. Человек не прилагает для этого специальных усилий, эти образы появляются сами собой.

Однако бывает, что люди визуализируют и осознанно. Человек может представлять мысленно ту или иную ситуацию, например, предстоящее выступление с докладом на конференции. Компьютерная визуализация предполагает визуальное представление результатов каких-либо исследований с помощью средств компьютерной графики [2]. Она помогает человеку переводить абстрактные образы в визуальные. Такое представление данных облегчает обработку информации и обмен ею. Наиболее важная особенность этой визуализации заключается в создании оптических образов объектов, которые нельзя увидеть.

Многие физические эксперименты имеют цель, заключающуюся в том, что нужно сделать физические процессы или пространственные распределения видимыми. Например, к ним можно отнести эксперименты в камере Вильсона, подкрашивание ламинарных потоков жидкости, эксперименты в аэродинамической трубе и т. п. Одной из целей изучения физики в школе является формирование у учащихся представлений о физической картине мира [4].

Среди задач, решение которых обеспечивает достижение этой цели, можно выделить знакомство учащихся с методом научного познания и методами исследования объектов и явлений природы [5]. Важным инструментом научного познания на современном этапе является компьютерное моделирование [3], поэтому учащиеся должны быть знакомы с ними понимать, как можно его использовать для познания окружающего мира. Продемонстрировать возможности компьютера при моделировании тех или иных физических объектов можно, рассматривая на уроках физики понятие — магнитные свойства электронного газа.

Компьютер на уроках физики, прежде всего позволяет выдвинуть на первый план экспериментальную, исследовательскую деятельность учащихся. Замечательным средством для организации подобной деятельности являются компьютерные модели. Компьютерное моделирование позволяет создать на экране компьютера живую, запоминающуюся динамическую картину физических опытов или явлений и открывает для учителя широкие возможности по совершенствованию уроков.

Следует отметить, что под компьютерными моделями автор понимает компьютерные программы, имитирующие физические опыты, явления или идеализированные модельные ситуации, встречающиеся в физических задачах. Наибольший интерес у учащихся вызывают компьютерные модели, в рамках которых можно управлять поведением объектов на экране компьютера, изменяя величины числовых параметров, заложенных в основу соответствующей математической модели.