Мақалада молекулалық физиканы оқытуда компьютерлік модельдеуді қолдану қарастырылады.
Кілтті сөздер: демонстрация, эксперимент, модельдеу, есептеу.
В статье рассматривается использование компьютерного моделирования в обучении молекулярной физике.
Ключевые слова: демонстрация, эксперимент, моделирование, расчет.
Эксперименттік жұмыстар мен тәжірибелік жұмыстардың көптеген түрлері оқу орынында орындалады, дегенмен сабақтан тыс орындалатын бақылаулар мен тәжірибелік жұмыстардың да оқыту процесінде алатын орыны ерекше. Өз бетінше үйде орындалатын тапсырмаларбілім алушылардың танымдық қызығушылығы мен эксперименттік дағдысын қалыптастырады. Әсіресе жасөспірімдік кезеңде балалардың мінез құлқы өзгеретін кезде олардың қызығушылығын арттырып, назарын білімге аударуға себебін тигізеді. Үйде жасалатын тәжірибенің тағы бір ерекшелігі арнайы зертханалық құралдарды қажет етпейді, компьютер мен бағдарламалық қамтамасыздандыру болса жеткілікті. Ал қазіргі кезде компьютерлік ойындардан бас алмайтын жастарды осындай виртуалды зертханалық жұмыстар арқылы бір уақыт білімге қызықтыруға болады [1].
Газ заңдары. Менделеев — Клапейрон теңдеуі. Теориялық білімді бекіту мақсатында виртуалды тест беріледі. Тест он бес тапсырмадан құралған екі блоктан тұрады: он сұрақ жауаптарымен және бес есеп. Бұл виртуалды модельде тест өту бойынша нұсқаулық берілген. Сұрақтар нұсқасы мен модель төменде 1 суретте көрсетілген.
Сурет 1. Тест сұрақтарының нұсқасы
Тест аяқталғаннан кейін бұл виртуалды ресурс автоматты түрде дұрыс жауаптар мен дұрыс емес жауаптар санын пайызбен көрсетіп, бағалайды (Сурет 2).
Сурет 2. Тесттің қорытындысы
Аталған модель арқылы үйге тапсырма беруге болады және жаңа материалды бекіту үшін қысқа тесттер алуға да болады [2].
Температура және жылулық тепе — теңдік. Берілген виртуалды модельді қолданып термометр «жасау» бойынша эксперименттік жұмыс жүргізу керек (Сурет 3).
Сурет 3. Термометр жасау
Аталған модельде жұмыс платформасы берілген, оның оң және сол жақтарында жасайтын жұмыс алгоритмі көрсетілген. Термометрді жасау мен температураны өлшеу үшін кез келген макроскопиялық параметрдің: көлем, қысым, электр кедергісінің температураға тәуелді өзгерісін қолданады. Көбіне тәжірибеде сұйық (сынап немес спирт) көлемінің температураға тәуелділігін қолданады. Қыздыру кезінде бұл сұйықтардың ұлғаюы әртүрлі және спирт термометрі мен сынап термометрінің градустары да әртүрлі болғандықтан, аталған модель үшін жұмысшы сұйық ретінде сынап таңдалды. Студенттер әрбір тапсырманы орындау үшін тышқанның сол жағын басып тапсырманың үстіне әкелу керек, сол кезде жұмысшы қондырғыда тапсырмадағы объект пайда болады (Сурет 4).
Сурет 4. Зертханалық жұмысты орындау
Термометрді градуирлеу кезінде әдетте басына мұздың еру температурасын алады; екінші тұрақты нүктесіне қалыпты атмосфералық қысымдағы судың қайнау температурасын алады. Бұл нүктелерді белгілеу үшін бірінші көк стаканды термометрге тигізу керек, сосын қызыл стаканды, сол кезде қондырғыда реперлік нүктелер пайда болады (Сурет 4).
Физика сабақтарында компьютерлік модельдерді қолданудың негізгі артықшылықтарын бөліп көрсете отырып, сабақта КМ қолдану оның тиімділігін едәуір арттырады, сабаққа дайындық процесін тездетеді, мұғалімге өз шығармашылығын толық көрсетуге мүмкіндік береді және көрнекілікті қамтамасыз етеді [3].
Осылайша, ақпараттық компьютерлік технологиялардың маңызды рөлі оқу материалының мазмұнын компьютерлік модельдермен байыту деп айта аламыз. Жаңа тақырыпты қабылдау және түсіну процесінде студенттер әртүрлі модельдердің көмегімен ұсынылған физикалық құбылыстарды байқай алады. Мұның бәрі сабақты неғұрлым бай және түсінікті етеді.
Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, физикалық құбылыстардың компьютерлік модельдерін дұрыс қолдана отырып, физика курсын бейресми игеру және әлемнің физикалық бейнесін қалыптастыру үшін қажет көптеген нәрселерге қол жеткізуге болатындығын атап өткен жөн.
Әдебиет:
- Баранов А. В. и др. Техника физического эксперимента в системах с пониженной размерностью. — М., 2011. — 186 с.
- Ванярх А. Я. Примерное поурочное планирование с применением мультимедийных средств обучения. Книга 1: 8–9 классы. — М.: Школьная пресса, 2012. — 32 с.
- Ерохин Р. Я. Выбор модели в процессе решения физических задач // Преподавание физики в высшей школе. — 2002. — № 23. — С. 78–126.
