Визитка ИсторияФизкабинет МетодикаКружки   Гостевая книга

Главная

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ УЧАЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКИ страница3

        И все же постепенно пришло понимание, что этого недостаточно, нужно разрабатывать свои программы и свои пособия. Пришла идея дополнить реальное оборудование кабинета, которое ребята могут потрогать, покрутить, понаблюдать, то есть сформировать свой, личностный чувственный опыт, обобщенными моделями в виде анимированных изображений. Но это будут не абстрактные, чужие и оттого «холодные» образы, а образы, идущие от реальности, от познавательного опыта школьника. В основной школе, тем более малокомплектной это непростая работа, поэтому начал я, как всегда, с подготовки помощников. Осваивали цифровые камеры, процессы обработки и экспорта-импорта изображений, программы gif-анимации. Остановились на простой CoffeeCup GIF-animator7. Суть идеи такая: мы делаем gif-анимации работы имеющихся в кабинете реальных приборов и устройств и анимированные (то есть подвижные, что-то вроде «мультика») рисованные схемы их работы.

 Анимация работы модели машины Уатта             Анимация работы воздушного компрессора           Анимация работы модели двигателя внутреннего сгорания         Учебная анимация вольтметра


             При изучении материала ребята обычно работают с раздаточным оборудованием, по большей части самодельным, эта практика существует уже много лет. Полученный практический опыт дополняется анимациями и видеоматериалами, которых накоплено очень много. Такая последовательность упрощает процесс абстрагирования, обобщения изученных закономерностей, освоения, как говорят психологи, «свернутого знания». А ведь этот процесс, связанный с переходом от «правополушарного» образного к «левополушарному» абстрактному мышлению и есть самое сложное в усвоении обобщенных понятий. Видео и графика служат элементами знаковой системы, посредством которой ученик «договаривается с мозгом» (термин М.С. Атаманской) о значении абстрактных образов и понятий, об их встраивании в личностный жизненный опыт.
         Не вдаваясь в конкретную технологию создания анимаций (которая представлена на сайте «Школа физики», здесь же можно скачать примеры анимаций и видеороликов) приведу пример использования таких средств.
        На уроке по теме «Поршневой жидкостный насос» в 7 классе мы рассматриваем огромный объем материала, который без компьютера был бы невозможен в принципе. С помощью медиапроектора показываем ребятам слайды уже знакомых им устройств, в состав которых входит цилиндр и поршень: шар Паскаля, модель гидропресса, с которыми они работали практически. Спрашиваем, можно ли качать воду, поднимая поршень в трубке. «Нет, - отвечают дети,- она опустится вслед за поршнем». «Давайте попытаемся справиться с задачей, которую когда-то пришлось решать Б. Паскалю, неужели мы в 21 веке с ней не справимся?!»  Раздаем на каждый стол самодельную модель насоса на основе стеклянного шприца в разобранном виде и два стакана от калориметра – с водой и пустой. Предлагаю собрать устройство и попробовать качать воду. Даже не зная как собрать, ученики с задачей всегда справляются. Они еще не знают, как называются новые детали, но интуитивно собирают устройство. Интуиция очень важна!!! Именно эта ситуация всегда вызывает «интеллектуальную радость», ощущение своей успешности, когда ребенок догадался! Это стократ важнее, чем если бы мы ему это просто сообщили.

 Модель электромагнитного баллистического пистолета   Модель гидропресса   Раздаточная (действующая) модель поршневого насоса  Действующая модель центробежного насоса

     Развивая эту тему, хочу заметить, что вообще стремлюсь, чтобы начало изучения физики, весь 7 класс должен был успешным, праздничным и это возможно (дело, конечно не только в отметках). Но вернемся к нашему разговору.
-Что мы добавили к трубке с поршнем? – Дети не знают, как называются эти детали, но мы этого и не требуем. – Шарик, - говорят они,- и резиночку. Нормально, потому что у них пока такой жизненный опыт. Дальше я предлагаю им посмотреть видеоролик о работе насоса. После просмотра все ученики сообщают, что «шарик» и «резиночка» - это клапаны. Их жизненный опыт изменился, дополнился, и сделали они это сами. Потом мы смотрим слайды презентации о центробежных, вибрационных, капиллярных насосах, принципе работы сифона, создаем ситуацию обсуждения границ применения этих устройств.
Умение определить границы применимости модели, устройства, понятия важно в жизни, так же как и в науке, поэтому такие вопросы нужно обсуждать с детьми постоянно. Например, на этом же уроке говорим о дилемме: с одной стороны поршень должен плотно прилегать к цилиндру, а с другой трение должно быть минимально, перебираем возможные «если». Постепенно мы подходим к понятию к.п.д., но вводиться оно будет позже.
             А пока нужно четко представить, как созданные сейчас образы мы потом будем использовать. При этом очень важна коммуникативная функция учителя, грамотный подбор вопросов, которые помогут объективно оценить, что усвоил конкретный ученик. Надо сказать, что вопросы учебника не всегда подходят, потому, что абсолютно не факт, что ребенок увидел в тексте именно то, что ему хотел сообщить автор. Однажды я невольно провел такой эксперимент: на слайде ручку насоса ученик изобразил крупно и красного цвета, а остальные детали были спокойных серых тонов. На вопрос о самой важной детали устройства некоторые дети ответили, что это ручка. – Почему ручка? - удивился я. – Она красивая и удобная,- сказали дети. Потом, я понял, что образ в сознании ребенка – это не обязательно то, что вижу я, учитель, человек с другим жизненным опытом. А для них может быть важно совсем другое, и они видят это другое и не понимают сказанное учителем или написанное автором учебника. Меняться в этом случае нужно учителю, все другое непродуктивно.
            Очень и очень важно научить ребят интерпретировать знания. Думаю, огромный спектр жизненных проблем выпускников школ кроется именно в неумении интерпретировать то, что они знают и умеют. Преобладание репродуктивных методик не способствуют развитию этого жизненно важного качества. Неумение интерпретировать лежит, несомненно и в основе проблем самой школы, в частности это касается результатов
ЕГЭ.
              На этом же уроке по теме «Поршневой гидравлический насос» я показываю демонстрационный опыт работы насоса без поршня (пульверизатор с грушей), обсуждаем, как работает сердце, показываю опыт поднятия воды при нагревании-остывании сосуда (через год это будет образ к изучению парового насоса Сэйвери). Обсуждаем, почему пузырек воздуха, попавший в сердце, может вызвать его остановку, как работает кровеносная система жирафа, как поднимается вода по стволу растения, то есть вопросы житейские, а не академические и неинтересные детям. Творческая обстановка (при этом масса неправильных мнений, которые никого не раздражают), компьютер, выдающий массу нужной информации вовремя, быстро, красиво, наглядно и вот оно, желанное ощущение успеха! Мы это сделали, yes!
          На этом уроке показываю еще одну анимацию( показана выше), придуманную мной, когда появился в кабинете цифровой фотоаппарат. Это gif-анимация модели двигателя внутреннего сгорания, она есть почти в каждом кабинете физики. Но снимаю ее (нужно хотя бы 4 снимка), чтобы клапана срабатывали на каждый ход поршня, то есть в двухтактном режиме. Ребята узнают насос, потому что образ уже сформирован. Приходим к выводу, что этот насос может качать воздух, то есть это компрессор. Потом, в 8 классе, мы вернемся к этому образу, изучая двигатель внутреннего сгорания. Это же почти то же самое! Добавились два хода поршня при закрытых клапанах. А уже потом покажем видео реального двигателя. Последовательно усложняя образ, модель приходим к пониманию, к формулам, графикам, законам.
       А как дидактически совершенно выглядят на одном слайде сразу две «работающие» машины: паровая и двигатель внутреннего сгорания. Какое еще средство позволит так удобно анализировать сходство и различия, обобщать?!
        С созданными образами и моделями мы потом работаем на протяжении всего курса физики. Применительно к приведенному примеру: несколько раз обращаемся к образу поршневого насоса в 8 классе (способы теплопередачи, превращения энергии, тепловые двигатели, к.п.д.) и в 9 классе (законы Ньютона, колебательное движение, законы сохранения).
          В 8 классе, основываясь на модельном представлении поршневого насоса, демонстрируем анимированные рисованные схемы паровой машины Сэйвери, Папена, Ньюкомена, Уатта, слайды машины Ползунова.
           В 9 классе, изучая законы Ньютона, обсуждаем, почему поршень в двигателе должен быть как можно легче. Здесь же, рассматривая закон Бернулли, как пример проявления закона сохранения энергии, выясняем, как движется пулька в стволе духового ружья (работает модельное представление гидропресса, только наоборот), навык интерпретации помогает ребятам догадаться, что пулька играет роль поршня. – Можно ли считать поршень маятником? – вопрос для дискуссии в 9 классе. Обязательно кто-нибудь моментально отвечает, что да, ведь он повторяет свои положения. Но всегда есть ребята, которые анализируют не внешнюю, а содержательную сторону: есть ли положение равновесия, пропорциональная отклонению сила. То есть сравниваются, анализируются принципиальные содержания двух моделей, а не сложные тексты с описаниями. И это всегда гораздо успешнее.

Литература по  теме начинается с этой брошюры

      На главную       Карта сайта       Список статей         Страницы 1,  2,  3, 4     Еще примеры анимаций

                
Лаборатория
Публикации
Ссылки
Гостевая книга
Материалы к уроку
Школа физики
 Сайт школы

Заключительные уроки по теме " Теплота" и разделу "Электричество"

Информационно-методическое пособие для учащихся по теме "Строение вещества"

Связь преподавания физики и биологии

Литературные материалы в обучении физике

Анимации моделей

Примеры анимаций
Анимации Касьяновой Елены, 8класс

Прибор для демонстрации независимости действия сил

 Домашняя экономия 

 Анекдоты