| Ուսումնական տարվա դասերի պլանավորում | Մոդելավորման հիմնական փուլերը

Դաս 2
Մոդելավորման հիմնական փուլերը

Ուսումնասիրելով այս թեման՝ դուք կսովորեք.

Ինչ է մոդելավորումը;
- ինչը կարող է ծառայել որպես մոդելավորման նախատիպ.
- ո՞րն է մոդելավորման տեղը մարդկային գործունեության մեջ.
- որո՞նք են մոդելավորման հիմնական փուլերը.
- ինչ է համակարգչային մոդելը;
Ինչ է համակարգչային փորձը:

համակարգչային փորձ

Դիզայնի նոր զարգացումներին կյանք հաղորդելու, արտադրության մեջ նոր տեխնիկական լուծումներ ներմուծելու կամ նոր գաղափարներ փորձարկելու համար անհրաժեշտ է փորձ: Փորձը փորձ է, որն իրականացվում է առարկայի կամ մոդելի հետ: Այն բաղկացած է որոշ գործողություններ կատարելուց և որոշել, թե ինչպես է փորձարարական նմուշը արձագանքում այդ գործողություններին:

Դպրոցում փորձեր եք անցկացնում կենսաբանության, քիմիայի, ֆիզիկայի, աշխարհագրության դասերին։

Փորձարկումներն իրականացվում են ձեռնարկություններում նոր արտադրանքի նմուշների փորձարկման ժամանակ: Սովորաբար այդ նպատակով օգտագործվում է հատուկ մշակված սարքավորում, որը հնարավորություն է տալիս լաբորատոր պայմաններում փորձարկում անցկացնել, կամ իրական արտադրանքն ինքնին ենթարկվում է բոլոր տեսակի թեստերի (լիամասշտաբ փորձ): Օրինակ՝ ագրեգատի կամ հավաքույթի կատարողական հատկությունները ուսումնասիրելու համար այն տեղադրվում է թերմոստատի մեջ, սառեցվում է հատուկ խցերում, փորձարկվում է թրթռման տակդիրների վրա, ընկնում և այլն: Լավ է, եթե դա նոր ժամացույց է կամ փոշեկուլ. ոչնչացման ժամանակ կորուստը մեծ չէ. Իսկ եթե դա ինքնաթիռ կամ հրթիռ է:

Լաբորատոր և լայնածավալ փորձերը պահանջում են նյութական մեծ ծախսեր և ժամանակ, բայց դրանց նշանակությունը, այնուամենայնիվ, շատ մեծ է։

Համակարգչային տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ հայտնվել է հետազոտության նոր յուրահատուկ մեթոդ՝ համակարգչային փորձ։ Շատ դեպքերում համակարգչային մոդելավորման ուսումնասիրությունները եկել են օգնելու, և երբեմն նույնիսկ փոխարինելու են փորձարարական նմուշները և փորձարկման նստարանները: Համակարգչային փորձի անցկացման փուլը ներառում է երկու փուլ՝ փորձի պլանի կազմում և ուսումնասիրության անցկացում։

Փորձի պլան

Փորձի պլանը պետք է հստակ արտացոլի մոդելի հետ աշխատանքի հաջորդականությունը: Նման պլանի առաջին քայլը միշտ մոդելի փորձարկումն է:

Թեստավորումը կառուցված մոդելի ճիշտության ստուգման գործընթացն է:

Թեստ - նախնական տվյալների մի շարք, որը թույլ է տալիս որոշել մոդելի կառուցման ճիշտությունը:

Ստացված մոդելավորման արդյունքների ճիշտության մեջ համոզվելու համար անհրաժեշտ է՝ ♦ ստուգել մոդելի կառուցման մշակված ալգորիթմը. ♦ Համոզվեք, որ կառուցված մոդելը ճիշտ է արտացոլում բնօրինակի հատկությունները, որոնք հաշվի են առնվել սիմուլյացիայի ժամանակ:

Մոդելի կառուցման ալգորիթմի ճիշտությունը ստուգելու համար օգտագործվում է սկզբնական տվյալների թեստային հավաքածու, որի համար վերջնական արդյունքը նախապես հայտնի է կամ կանխորոշված ​​այլ եղանակներով։

Օրինակ, եթե մոդելավորման մեջ օգտագործում եք հաշվարկման բանաձևեր, ապա սկզբնական տվյալների համար անհրաժեշտ է ընտրել մի քանի տարբերակ և դրանք հաշվարկել «ձեռքով»: Սրանք փորձարկման կետեր են: Երբ մոդելը կառուցվում է, դուք փորձարկում եք նույն մուտքերով և համեմատում եք սիմուլյացիայի արդյունքները հաշվարկով ստացված եզրակացությունների հետ: Եթե ​​արդյունքները համընկնում են, ապա ալգորիթմը ճիշտ է մշակված, եթե ոչ, ապա անհրաժեշտ է փնտրել և վերացնել դրանց անհամապատասխանության պատճառը։ Թեստի տվյալները կարող են ընդհանրապես չարտացոլել իրական իրավիճակը և չեն կարող ունենալ իմաստային բովանդակություն: Այնուամենայնիվ, թեստավորման ընթացքում ստացված արդյունքները կարող են հուշել ձեզ մտածել բնօրինակ տեղեկատվության կամ նշանի մոդելը փոխելու մասին, առաջին հերթին դրա այն մասում, որտեղ դրված է իմաստային բովանդակությունը:

Համոզվելու համար, որ կառուցված մոդելն արտացոլում է բնօրինակի հատկությունները, որոնք հաշվի են առնվել սիմուլյացիայի ժամանակ, անհրաժեշտ է ընտրել թեստային օրինակ իրական աղբյուրի տվյալներով։

Հետազոտությունների անցկացում

Փորձարկումից հետո, երբ վստահ եք կառուցված մոդելի ճիշտության մեջ, կարող եք ուղղակիորեն անցնել ուսումնասիրությանը:

Պլանը պետք է ներառի փորձ կամ փորձերի շարք, որոնք համապատասխանում են մոդելավորման նպատակներին: Յուրաքանչյուր փորձ պետք է ուղեկցվի արդյունքների ըմբռնմամբ, որը հիմք է ծառայում մոդելավորման արդյունքների վերլուծության և որոշումներ կայացնելու համար:

Համակարգչային փորձի պատրաստման և անցկացման սխեման ներկայացված է Նկար 11.7-ում:

Բրինձ. 11.7. Համակարգչային փորձի սխեման

Մոդելավորման արդյունքների վերլուծություն

Մոդելավորման վերջնական նպատակը որոշում կայացնելն է, որը պետք է մշակվի մոդելավորման արդյունքների համապարփակ վերլուծության հիման վրա: Այս փուլը որոշիչ է՝ կա՛մ ուսումը կշարունակես, կա՛մ ավարտում ես։ Նկար 11.2-ը ցույց է տալիս, որ արդյունքների վերլուծության փուլը չի ​​կարող ինքնուրույն գոյություն ունենալ: Ստացված եզրակացությունները հաճախ նպաստում են փորձերի լրացուցիչ շարքին, երբեմն էլ՝ խնդրի փոփոխությանը։

Փորձարկման և փորձերի արդյունքները հիմք են հանդիսանում լուծում մշակելու համար։ Եթե ​​արդյունքները չեն համապատասխանում առաջադրանքի նպատակներին, նշանակում է, որ նախորդ փուլերում սխալներ են թույլ տրվել։ Սա կարող է լինել կամ խնդրի սխալ շարադրում, կամ տեղեկատվական մոդելի չափազանց պարզեցված կառուցում, կամ մոդելավորման մեթոդի կամ միջավայրի անհաջող ընտրություն, կամ մոդել կառուցելիս տեխնոլոգիական մեթոդների խախտում: Եթե ​​նման սխալներ հայտնաբերվեն, ապա մոդելը պետք է ուղղել, այսինքն՝ վերադարձ նախորդ փուլերից մեկին։ Գործընթացը կրկնվում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ փորձի արդյունքները չեն համապատասխանում մոդելավորման նպատակներին:

Հիմնական բանը հիշելն այն է, որ հայտնաբերված սխալը նույնպես արդյունք է: Ինչպես ասում է ասացվածքը, դու սովորում ես քո սխալներից։ Այս մասին գրել է նաև ռուս մեծ բանաստեղծ Ա.Ս.Պուշկինը.

Օ՜, ինչքան հրաշալի բացահայտումներ ունենք
Պատրաստեք լուսավորչական ոգին
Եվ փորձը, դժվար սխալների որդի,
Եվ հանճարեղ, պարադոքս ընկեր,
Եվ պատահականություն, Աստված է գյուտարարը...

Վերահսկեք հարցերն ու առաջադրանքները

1. Որոնք են մոդելավորման խնդրի հայտարարության երկու հիմնական տեսակները:

2. Գ.Օսթերի հայտնի «Խնդիրների գրքում» կա հետևյալ խնդիրը.

Չար կախարդը, անխոնջ աշխատելով, օրական 30 արքայադստեր է դարձնում թրթուր։ Քանի՞ օր կպահանջվի նրանից 810 արքայադստերը թրթուր դարձնելու համար: Օրական քանի՞ արքայադուստր պետք է վերածվի թրթուրի, որպեսզի գործն ավարտվի 15 օրում:
Ո՞ր հարցին կարելի է վերագրել «ինչ կլինի, եթե ...» տեսակին, իսկ ո՞րը՝ «ինչպես անել այնպես, որ ...» տեսակին:

3. Թվարկե՛ք մոդելավորման ամենահայտնի նպատակները.

4. Պաշտոնականացրեք խաղային խնդիրը Գ. Օսթերի «Խնդիրների գրքից».

Միմյանցից 27 կմ հեռավորության վրա գտնվող երկու կրպակներից միաժամանակ երկու կատաղի շներ ցատկեցին դեպի մեկը։ Առաջինը վազում է 4 կմ/ժ արագությամբ, իսկ երկրորդը՝ 5 կմ/ժ։
Որքա՞ն ժամանակ է սկսվելու պայքարը.

5. Անվանեք «կոշիկի զույգ» օբյեկտի այնքան բնութագրեր, որքան կարող եք: Կազմեք օբյեկտի տեղեկատվական մոդել տարբեր նպատակների համար.
■ արշավի համար կոշիկի ընտրություն;
■ կոշիկի հարմար տուփի ընտրություն;
■ կոշիկի խնամքի կրեմի գնում։

6. Դեռահասի ո՞ր հատկանիշներն են կարևոր մասնագիտություն ընտրելու վերաբերյալ առաջարկության համար:

7. Ինչու՞ է համակարգիչը լայնորեն օգտագործվում սիմուլյացիայի մեջ:

8. Անվանեք համակարգչային մոդելավորման ձեզ հայտնի գործիքները:

9. Ի՞նչ է համակարգչային փորձարկումը: Օրինակ բերեք։

10. Ի՞նչ է մոդելի փորձարկումը:

11. Ի՞նչ սխալներ են հանդիպում մոդելավորման գործընթացում: Ինչ պետք է արվի, երբ սխալ հայտնաբերվի:

12. Ի՞նչ է սիմուլյացիայի արդյունքների վերլուծությունը: Ի՞նչ եզրակացություններ են սովորաբար արվում:

Վերը ներկայացված սահմանման մեջ «փորձ» տերմինը երկակի նշանակություն ունի. Մի կողմից, համակարգչային փորձի ժամանակ, ինչպես նաև իրականում, ուսումնասիրվում են համակարգի արձագանքները պարամետրերի որոշակի փոփոխություններին կամ արտաքին ազդեցություններին: Ջերմաստիճանը, խտությունը, բաղադրությունը հաճախ օգտագործվում են որպես պարամետրեր։ Իսկ էֆեկտներն առավել հաճախ իրականացվում են մեխանիկական, էլեկտրական կամ մագնիսական դաշտերի միջոցով։ Միակ տարբերությունն այն է, որ փորձարարը գործ ունի իրական համակարգի հետ, մինչդեռ համակարգչային փորձի ժամանակ դիտարկվում է իրական օբյեկտի մաթեմատիկական մոդելի վարքագիծը։ Մյուս կողմից, հստակ սահմանված մոդելների համար խիստ արդյունքներ ստանալու ունակությունը հնարավորություն է տալիս օգտագործել համակարգչային փորձը որպես տեղեկատվության անկախ աղբյուր՝ վերլուծական տեսությունների կանխատեսումները ստուգելու համար, և, հետևաբար, այս հզորությամբ, մոդելավորման արդյունքները խաղում են: նույն չափանիշի դերը, ինչ փորձարարական տվյալները:

Ասվածից երևում է, որ համակարգչային փորձի ստեղծման երկու շատ տարբեր մոտեցումների հնարավորություն կա, ինչը պայմանավորված է լուծվող խնդրի բնույթով և այդպիսով որոշում է մոդելի նկարագրության ընտրությունը:

Նախ, MD կամ MC մեթոդներով հաշվարկները կարող են հետապնդել զուտ օգտակար նպատակներ՝ կապված կոնկրետ իրական համակարգի հատկությունների կանխատեսման և ֆիզիկական փորձի հետ դրանց համեմատության հետ: Այս դեպքում կարելի է հետաքրքիր կանխատեսումներ անել և ուսումնասիրություններ կատարել էքստրեմալ պայմաններում, օրինակ՝ գերբարձր ճնշման կամ ջերմաստիճանի դեպքում, երբ իրական փորձն անհնար է տարբեր պատճառներով կամ պահանջում է չափազանց մեծ նյութական ծախսեր։ Համակարգչային սիմուլյացիան հաճախ ընդհանուր առմամբ միակ միջոցն է բարդ մոլեկուլային համակարգի վարքագծի մասին առավել մանրամասն («մանրադիտակային») տեղեկատվություն ստանալու համար: Սա հատկապես հստակ ցույց տվեցին դինամիկ տիպի թվային փորձերը տարբեր կենսահամակարգերով՝ գնդային սպիտակուցներ բնածին վիճակում, ԴՆԹ և ՌՆԹ բեկորներ։ , լիպիդային թաղանթներ. Մի շարք դեպքերում ստացված տվյալները անհրաժեշտություն են առաջացրել վերանայել կամ էապես փոխել այդ օբյեկտների կառուցվածքի և գործունեության մասին նախկինում առկա պատկերացումները։ Միևնույն ժամանակ, պետք է նկատի ունենալ, որ քանի որ նման հաշվարկներում օգտագործվում են տարբեր տեսակի վալենտային և ոչ վալենտային պոտենցիալներ, որոնք միայն մոտավոր են ատոմների իրական փոխազդեցություններին, այս հանգամանքն ի վերջո որոշում է մոդելի և իրականության համապատասխանության աստիճանը։ . Սկզբում հակադարձ խնդիրը լուծվում է, երբ պոտենցիալները չափորոշվում են ըստ առկա փորձարարական տվյալների, և միայն դրանից հետո այդ պոտենցիալներն օգտագործվում են համակարգի մասին ավելի մանրամասն տեղեկություններ ստանալու համար: Երբեմն միջատոմային փոխազդեցությունների պարամետրերը սկզբունքորեն կարելի է գտնել ավելի պարզ մոդելային միացությունների համար կատարված քվանտային քիմիական հաշվարկներից: MD կամ MC մեթոդներով մոդելավորելիս մոլեկուլը վերաբերվում է ոչ թե որպես էլեկտրոնների և միջուկների մի շարք, որոնք ենթարկվում են քվանտային մեխանիկայի օրենքներին, այլ որպես կապված դասական մասնիկների՝ ատոմների համակարգի: Նման մոդելը կոչվում է մոլեկուլի մեխանիկական մոդել .

Համակարգչային փորձի ստեղծման մեկ այլ մոտեցման նպատակը կարող է լինել ուսումնասիրվող համակարգի վարքագծի ընդհանուր (համընդհանուր կամ մոդելային անփոփոխ) օրինաչափությունները, այսինքն՝ օրինաչափությունները, որոնք որոշվում են միայն տվյալ դասի առավել բնորոշ հատկանիշներով։ առարկաների, բայց ոչ մեկ միացության քիմիական կառուցվածքի մանրամասներով։ Այսինքն՝ այս դեպքում համակարգչային փորձը նպատակ ունի ֆունկցիոնալ հարաբերությունների հաստատումը, այլ ոչ թե թվային պարամետրերի հաշվարկը։ Այս գաղափարախոսությունը առավել հստակորեն առկա է պոլիմերների մասշտաբային տեսության մեջ: Այս մոտեցման տեսանկյունից համակարգչային մոդելավորումը հանդես է գալիս որպես տեսական գործիք, որը, առաջին հերթին, թույլ է տալիս ստուգել տեսության առկա վերլուծական մեթոդների եզրակացությունները կամ լրացնել դրանց կանխատեսումները: Այս փոխազդեցությունը վերլուծական տեսության և համակարգչային փորձի միջև կարող է շատ արդյունավետ լինել, երբ նույնական մոդելները կարող են օգտագործվել երկու մոտեցումներում: Պոլիմերային մոլեկուլների նման ընդհանրացված մոդելների ամենավառ օրինակն է այսպես կոչված վանդակավոր մոդել . Դրա հիման վրա ստեղծվել են բազմաթիվ տեսական կոնստրուկցիաներ, մասնավորապես, կապված պոլիմերների ֆիզիկաքիմիայի դասական և, ինչ-որ առումով, հիմնական խնդրի լուծման հետ՝ կոնֆորմացիայի վրա զանգվածային փոխազդեցությունների ազդեցության և, համապատասխանաբար, կառուցվածքի վրա։ ճկուն պոլիմերային շղթայի հատկությունները. Զանգվածային փոխազդեցությունները սովորաբար հասկացվում են որպես կարճ հեռահար վանող ուժեր, որոնք առաջանում են շղթայի երկայնքով հեռավոր միավորների միջև, երբ նրանք մոտենում են միմյանց տիեզերքում՝ մակրոմոլեկուլի պատահական ճկման պատճառով: Վանդակավոր մոդելում իրական շղթան համարվում է կոտրված հետագիծ, որն անցնում է տվյալ տիպի կանոնավոր ցանցի հանգույցներով՝ խորանարդ, քառանիստ և այլն։ Զբաղված վանդակավոր հանգույցները համապատասխանում են պոլիմերային միավորներին (մոնոմերներին) և դրանք միացնող հատվածներին։ համապատասխանում են մակրոմոլեկուլի կմախքի քիմիական կապերին: Հետագծի ինքնահատումների արգելումը (կամ, այլ կերպ ասած, երկու կամ ավելի մոնոմերի միաժամանակյա մուտքի անհնարինությունը մեկ վանդակավոր տեղամաս) մոդելավորում է ծավալային փոխազդեցությունները (նկ. 1): Այսինքն, եթե, օրինակ, եթե օգտագործվում է MC մեթոդը, և երբ պատահականորեն ընտրված հղումը տեղաշարժվում է, այն ընկնում է արդեն զբաղեցրած հանգույցի մեջ, ապա այդպիսի նոր կոնֆորմացիան անտեսվում է և այլևս հաշվի չի առնվում այն ​​հաշվարկելիս: համակարգի պարամետրերը հետաքրքրություն. Վանդակի վրա շղթայի տարբեր դասավորությունները համապատասխանում են պոլիմերային շղթայի կոնֆորմացիաներին: Ըստ նրանց՝ միջինացվում են պահանջվող բնութագրերը, օրինակ՝ շղթայի ծայրերի միջև հեռավորությունը Ռ.

Նման մոդելի ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս հասկանալ, թե ինչպես են ծավալային փոխազդեցությունները ազդում արմատ-միջին քառակուսի արժեքի կախվածության վրա: շղթայի օղակների քանակի վերաբերյալ Ն . դասընթացի արժեքը , որը որոշում է պոլիմերային կծիկի միջին չափը, հիմնական դերը խաղում տարբեր տեսական կոնստրուկցիաներում և կարող է չափվել փորձարարական եղանակով. Այնուամենայնիվ, կախվածությունը հաշվարկելու ճշգրիտ վերլուծական բանաձև դեռ չկա N-ի վրա զանգվածային փոխազդեցությունների առկայության դեպքում: Հնարավոր է նաև ներգրավման լրացուցիչ էներգիա ներմուծել այն զույգ կապերի միջև, որոնք ընկել են հարևան վանդակավոր հանգույցների մեջ: Համակարգչային փորձի ժամանակ այս էներգիան փոփոխելով՝ հնարավոր է, մասնավորապես, ուսումնասիրել մի հետաքրքիր երևույթ, որը կոչվում է «կծիկ-գլոբուլ» անցում, երբ ներմոլեկուլային ձգողության ուժերի պատճառով չծալված պոլիմերային կծիկը սեղմվում է և վերածվում կոմպակտ կառուցվածք - հեղուկ միկրոսկոպիկ կաթիլ հիշեցնող գնդիկ: Նման անցման մանրամասները հասկանալը կարևոր է կենսաբանական էվոլյուցիայի ընթացքի մասին ամենաընդհանուր պատկերացումները մշակելու համար, որոնք հանգեցրել են գնդաձև սպիտակուցների առաջացմանը:

Գոյություն ունեն վանդակավոր մոդելների տարբեր ձևափոխումներ, օրինակ՝ նրանք, որոնցում շղթաների միջև կապերի երկարությունները չունեն ֆիքսված արժեքներ, բայց կարող են փոփոխվել որոշակի ընդմիջումով, ինչը երաշխավորում է միայն շղթայական ինքնահատումների արգելքը, այսպես է լայնորեն տարածված. դասավորված է օգտագործված մոդել՝ «տատանվող կապերով»։ Այնուամենայնիվ, բոլոր վանդակավոր մոդելները ընդհանուր բան ունեն դիսկրետ,այսինքն՝ նման համակարգի հնարավոր կոնֆորմացիաների թիվը միշտ վերջավոր է (թեև այն կարող է աստղագիտական ​​լինել նույնիսկ շղթայի համեմատաբար փոքր թվով օղակների դեպքում)։ Բոլոր դիսկրետ մոդելներն ունեն շատ բարձր հաշվողական արդյունավետություն, սակայն, որպես կանոն, կարելի է ուսումնասիրել միայն Մոնտե Կառլոյի մեթոդով։

Որոշ դեպքերում օգտագործեք շարունակական պոլիմերների ընդհանրացված մոդելներ, որոնք ունակ են փոխելու կոնֆորմացիան շարունակական ձևով: Ամենապարզ օրինակը տվյալ թվից կազմված շղթան է Նպինդ գնդակներ, որոնք միացված են կոշտ կամ առաձգական կապերով: Նման համակարգերը կարելի է ուսումնասիրել ինչպես Մոնտե Կառլոյի մեթոդով, այնպես էլ մոլեկուլային դինամիկայի մեթոդով։

Փորձարկում

Փորձարկում(լատ. փորձարարություն- թեստ, փորձ) գիտական ​​մեթոդով` վերահսկվող պայմաններում որոշակի երևույթի ուսումնասիրության մեթոդ: Դիտարկումից այն տարբերվում է ուսումնասիրվող օբյեկտի հետ ակտիվ փոխազդեցությամբ: Որպես կանոն, փորձն իրականացվում է որպես գիտական ​​ուսումնասիրության մաս և ծառայում է վարկածի փորձարկմանը, երևույթների միջև պատճառահետևանքային կապ հաստատելուն: Փորձը գիտելիքի էմպիրիկ մոտեցման հիմնաքարն է: Պոպերի չափանիշը որպես գիտական ​​և կեղծ գիտական ​​տեսության հիմնական տարբերություն առաջադրում է փորձի ստեղծման հնարավորությունը: Փորձը հետազոտության մեթոդ է, որը նկարագրված պայմաններում վերարտադրվում է անսահմանափակ թվով անգամ և տալիս է նույն արդյունքը։

Փորձի մոդելներ

Գոյություն ունեն փորձի մի քանի մոդելներ. Անթերի փորձ. Այս տերմինը փորձարարական հոգեբանության մեջ ներդրվել է Ռոբերտ Գոտսդանկերի կողմից՝ հայտնի «Հոգեբանական փորձի հիմունքները» գրքի հեղինակի կողմից, ով կարծում էր, որ համեմատության համար նման մոդելի օգտագործումը կհանգեցնի փորձարարական մեթոդների ավելի արդյունավետ կատարելագործմանը և հնարավոր հնարավոր բացահայտմանը։ հոգեբանական փորձի պլանավորման և անցկացման սխալներ.

Պատահական փորձ (պատահական թեստ, պատահական փորձ) համապատասխան իրական փորձի մաթեմատիկական մոդել է, որի արդյունքը ճշգրիտ կանխատեսել հնարավոր չէ։ Մաթեմատիկական մոդելը պետք է համապատասխանի պահանջներին. այն պետք է լինի ադեկվատ և համարժեք նկարագրի փորձը. դիտարկվող մաթեմատիկական մոդելի շրջանակներում դիտարկվող արդյունքների ամբողջությունը պետք է որոշվի մաթեմատիկական մոդելի շրջանակներում նկարագրված խստորեն սահմանված ֆիքսված նախնական տվյալներով. պետք է լինի անփոփոխ մուտքային տվյալներով կամայականորեն մի քանի անգամ պատահական արդյունքով փորձ իրականացնելու հիմնարար հնարավորություն. պահանջը պետք է ապացուցվի կամ մաթեմատիկական մոդելի շրջանակներում սահմանված ցանկացած դիտարկված արդյունքի հարաբերական հաճախականության ստոխաստիկ կայունության վարկածը պետք է ընդունվի ապրիորի։

Փորձը միշտ չէ, որ իրականացվում է այնպես, ինչպես նախատեսված է, ուստի մաթեմատիկական հավասարում է հորինվել փորձի իրականացման հարաբերական հաճախականության համար.

Թող լինի իրական փորձ, իսկ A-ն նշի այս փորձի շրջանակներում նկատված արդյունքը։ Թող լինի n փորձ, որի արդյունքում Ա արդյունքը կարող է իրականացվել, թե ոչ: Եվ թող k-ն լինի դիտված A արդյունքի իրագործումների թիվը n փորձարկումներում՝ ենթադրելով, որ կատարված փորձարկումները անկախ են։

Փորձերի տեսակները

ֆիզիկական փորձ

ֆիզիկական փորձ- բնությունը ճանաչելու միջոց, որը բաղկացած է հատուկ ստեղծված պայմաններում բնական երևույթների ուսումնասիրությունից: Ի տարբերություն տեսական ֆիզիկայի, որն ուսումնասիրում է բնության մաթեմատիկական մոդելները, ֆիզիկական փորձը նախատեսված է հենց բնությունն ուսումնասիրելու համար:

Հենց ֆիզիկական փորձի արդյունքի հետ անհամաձայնությունն է ֆիզիկական տեսության սխալ լինելու չափանիշը, ավելի ճիշտ՝ տեսության անկիրառելիությունը մեզ շրջապատող աշխարհին: Հակառակ պնդումը ճիշտ չէ. փորձի հետ համաձայնությունը չի կարող լինել տեսության ճիշտության (կիրառելիության) ապացույց: Այսինքն՝ ֆիզիկական տեսության կենսունակության հիմնական չափանիշը փորձով ստուգումն է։

Իդեալում, փորձարարական ֆիզիկան պետք է տա ​​միայն նկարագրությունըփորձնական արդյունքներ՝ առանց որևէ մեկի մեկնաբանություններ. Այնուամենայնիվ, գործնականում դա հնարավոր չէ հասնել: Քիչ թե շատ բարդ ֆիզիկական փորձի արդյունքների մեկնաբանումը անխուսափելիորեն հիմնված է այն փաստի վրա, որ մենք հասկանում ենք, թե ինչպես են վարվում փորձարարական կազմավորման բոլոր տարրերը: Նման ըմբռնումն իր հերթին չի կարող չհիմնվել որևէ տեսության վրա։

համակարգչային փորձ

Համակարգչային (թվային) փորձը փորձ է համակարգչի վրա ուսումնասիրվող օբյեկտի մաթեմատիկական մոդելի վրա, որը բաղկացած է նրանից, որ մոդելի որոշ պարամետրերի համաձայն հաշվարկվում են նրա մյուս պարամետրերը և դրա հիման վրա եզրակացություններ են արվում. նկարված մաթեմատիկական մոդելով նկարագրված օբյեկտի հատկությունների մասին: Այս տեսակի փորձը կարող է պայմանականորեն վերագրվել միայն փորձին, քանի որ այն չի արտացոլում բնական երևույթները, այլ միայն մարդու կողմից ստեղծված մաթեմատիկական մոդելի թվային իրականացում է։ Իսկապես, գորգում սխալ լինելու դեպքում։ մոդել - դրա թվային լուծումը կարող է խիստ տարբերվել ֆիզիկական փորձից:

Հոգեբանական փորձ

Հոգեբանական փորձը փորձ է, որն իրականացվում է հատուկ պայմաններում՝ հետազոտողի նպատակային միջամտության միջոցով նոր գիտական ​​գիտելիքներ ձեռք բերելու համար:

մտածողության փորձ

Մտքի փորձը փիլիսոփայության, ֆիզիկայի և գիտելիքի որոշ այլ ոլորտներում ճանաչողական գործունեության տեսակ է, որի ընթացքում իրական փորձի կառուցվածքը վերարտադրվում է երևակայության մեջ: Որպես կանոն, որոշակի մոդելի (տեսության) շրջանակներում կատարվում է մտքի փորձ՝ դրա հետևողականությունը ստուգելու համար։ Մտքի փորձ անցկացնելիս մոդելի ներքին պոստուլատների հակասությունները կամ դրանց անհամատեղելիությունը արտաքին (այս մոդելի հետ կապված) սկզբունքների հետ, որոնք անվերապահորեն ճշմարիտ են համարվում (օրինակ՝ էներգիայի պահպանման օրենքի, պատճառականության սկզբունքի և այլնի հետ): .) կարող է բացահայտվել:

Քննադատական ​​փորձ

Կրիտիկական փորձը փորձ է, որի արդյունքը միանշանակորեն որոշում է որոշակի տեսության կամ վարկածի ճիշտ լինելը: Այս փորձը պետք է տա ​​կանխատեսված արդյունք, որը հնարավոր չէ եզրակացնել այլ, ընդհանուր ընդունված վարկածներից և տեսություններից:

գրականություն

• Vizgin V. P. Հերմետիկություն, փորձ, հրաշք. ժամանակակից գիտության ծագման երեք ասպեկտներ // Գիտության փիլիսոփայական և կրոնական ծագումը. M ., 1997. S.88-141.

Հղումներ

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ .

Հոմանիշներ:

Տեսեք, թե ինչ է «Փորձը» այլ բառարաններում.

- (լատ. Experimentum test, փորձից), ճանաչողության մեթոդ, որի օգնությամբ վերահսկվող եւ կառավարվող պայմաններում հետազոտվում են իրականության երեւույթները։ Ե.-ն իրականացվում է մի տեսության հիման վրա, որը որոշում է խնդիրների ձևակերպումը և դրա մեկնաբանումը ... ... Փիլիսոփայական հանրագիտարան

փորձ- առաջարկություն մարդուն իր կամքով ապրելու, ապրելու, իրեն համապատասխան զգալու կամ գիտակցված փորձի գնալու՝ թերապիայի ընթացքում նրա համար վիճելի կամ կասկածելի իրավիճակ վերստեղծելու (հիմնականում խորհրդանշական ձևով): Համառոտ խելամիտ ...... Հոգեբանական մեծ հանրագիտարան

Ոչ ոք չի հավատում վարկածին, բացի նրանից, ով առաջարկել է այն, բայց բոլորը հավատում են փորձին, բացի նրանից, ով այն իրականացրել է։ Ոչ մի փորձարկում չի կարող ապացուցել տեսությունը. բայց մեկ փորձը բավական է հերքելու համար… Աֆորիզմների համախմբված հանրագիտարան

Փորձարկում- (լատիներեն Experimentum - որդի, baykau, tazhіribe) - nәrseler (objectiler) տղամարդիկ құbylystardy baқylanylatyn zhane baskarylatyn zhagdaylarda zertteytіn empiriyalyқ tanym adisi. Experiment adіs retіnde Zhana zamanda payda համարձակ (G.Galilei): Օնին փիլիսոփայություն... Փիլիսոփայական terminderdin sozdigі

- (լատ.): Առաջին փորձը; այն ամենը, ինչ օգտագործում է բնագետը, որպեսզի բնության ուժերին ստիպի որոշակի պայմաններում գործել՝ ասես արհեստականորեն առաջացնելով իր մեջ հանդիպող երեւույթները։ Ռուսերենում ընդգրկված օտար բառերի բառարան ... ... Ռուսաց լեզվի օտար բառերի բառարան

Տես փորձը ... Ռուսական հոմանիշների և իմաստով նման արտահայտությունների բառարան. տակ. խմբ. Ն. Աբրամովա, Մ.: Ռուսերեն բառարաններ, 1999. փորձ, թեստ, փորձ, թեստ; հետազոտություն, ստուգում, փորձ Ռուսական հոմանիշների բառարան ... Հոմանիշների բառարան

ՓՈՐՁ, փորձ, ամուսին. (լատ. Experimentum) (գիրք)։ Գիտականորեն մատուցված փորձ: Քիմիական փորձ. Ֆիզիկական փորձ. Կատարեք փորձ. || Ընդհանրապես փորձ, փորձ։ Ուսումնական աշխատանքը թույլ չի տալիս ռիսկային փորձեր ... ... Ուշակովի բացատրական բառարան

Փորձարկում- Փորձ ♦ Փորձարկում Ակտիվ, կանխամտածված փորձ; ցանկությունը ոչ այնքան լսելու իրականությունը (փորձը) և նույնիսկ ոչ այնքան այն լսելու (դիտարկում), որքան փորձել իրեն հարցեր տալ: Կա հատուկ հայեցակարգ ... ... Սպոնվիլի փիլիսոփայական բառարան

Տես Քննչական փորձ, Դատաբժշկական փորձ... Իրավաբանական բառարան

- (լատիներեն Experimentum test, փորձ), ճանաչողության մեթոդ, որի օգնությամբ վերահսկվող և կառավարվող պայմաններում ուսումնասիրվում են բնության և հասարակության երևույթները։ Հաճախ փորձի հիմնական խնդիրն է ստուգել տեսության վարկածներն ու կանխատեսումները (այսպես ... ... Ժամանակակից հանրագիտարան

- (լատ. experimentum test, փորձ) ուսումնասիրություն, տնտեսական երեւույթների ու գործընթացների ուսումնասիրություն՝ դրանց վերարտադրության միջոցով, մոդելավորում արհեստական ​​կամ բնական պայմաններում։ Տնտեսական փորձերի հնարավորությունները խիստ սահմանափակ են, քանի որ ... Տնտեսական բառարան

Գրքեր

• Փորձ, Ստանիսլավ Վլադիմիրովիչ Բորզիխ, Այս գիրքը առաջարկում է նոր տեսանկյունից նայել, թե ինչ է կատարվում մեզ հետ և ինչ է տեղի ունեցել որոշ ժամանակ առաջ: Փաստորեն, մենք ականատես ենք վիթխարի մասշտաբի փորձի, ... Կատեգորիա՝ ԿենսաբանությունՀրատարակիչ:

Գլխավոր > Դասախոսություն

ԴԱՍԱԽՈՍՈՒԹՅՈՒՆ

Թեմա՝ Համակարգչային փորձ. Մոդելավորման արդյունքների վերլուծություն

Դիզայնի նոր զարգացումներին կյանք հաղորդելու, արտադրության մեջ նոր տեխնիկական լուծումներ ներմուծելու կամ նոր գաղափարներ փորձարկելու համար անհրաժեշտ է փորձ: Փորձը փորձ է, որն իրականացվում է առարկայի կամ մոդելի հետ: Այն բաղկացած է որոշ գործողություններ կատարելուց և որոշել, թե ինչպես է փորձարարական նմուշը արձագանքում այդ գործողություններին: Դպրոցում փորձեր եք անցկացնում կենսաբանության, քիմիայի, ֆիզիկայի, աշխարհագրության դասերին։ Փորձարկումներն իրականացվում են ձեռնարկություններում նոր արտադրանքի նմուշների փորձարկման ժամանակ: Սովորաբար այդ նպատակով օգտագործվում է հատուկ մշակված սարքավորում, որը հնարավորություն է տալիս լաբորատոր պայմաններում փորձարկում անցկացնել, կամ իրական արտադրանքն ինքնին ենթարկվում է բոլոր տեսակի թեստերի (լիամասշտաբ փորձ): Օրինակ՝ միավորի կամ հավաքույթի գործառնական հատկությունները ուսումնասիրելու համար այն տեղադրվում է թերմոստատի մեջ, սառեցվում է հատուկ խցերում, փորձարկվում է թրթռման տակդիրների վրա, ընկնում և այլն։ Լավ է, եթե դա նոր ժամացույց է կամ փոշեկուլ, դա այդպես չէ։ մեծ կորուստ կործանումից. Իսկ եթե ինքնաթիռ կամ հրթիռ. Լաբորատոր և լայնածավալ փորձերը պահանջում են նյութական մեծ ծախսեր և ժամանակ, բայց դրանց արժեքը, այնուամենայնիվ, շատ մեծ է։ Համակարգչային տեխնոլոգիաների զարգացման հետ մեկտեղ հայտնվել է հետազոտության նոր յուրահատուկ մեթոդ. համակարգչային փորձ.Շատ դեպքերում համակարգչային մոդելների ուսումնասիրությունները եկել են օգնելու, և երբեմն նույնիսկ փոխարինելու են փորձարարական նմուշները և փորձարկման նստարանները: Համակարգչային փորձի անցկացման փուլը ներառում է երկու փուլ՝ փորձի պլանի կազմում և ուսումնասիրության անցկացում։ Փորձի պլան Փորձի պլանը պետք է հստակ արտացոլի մոդելի հետ աշխատանքի հաջորդականությունը: Նման պլանի առաջին կետը միշտ մոդելի փորձարկումն է: Փորձարկում - գործընթացստուգումներկոռեկտությունկառուցվածմոդելներ. Փորձարկում - հավաքածուսկզբնականտվյալները, թույլ տալովսահմանելմեծ-ստորությունշինությունմոդելներ. Ստացված մոդելավորման արդյունքների ճիշտության մեջ համոզվելու համար անհրաժեշտ է.

ստուգեք մոդելի կառուցման մշակված ալգորիթմը. համոզվեք, որ կառուցված մոդելը ճիշտ է արտացոլում բնօրինակի հատկությունները, որոնք հաշվի են առնվել սիմուլյացիայի ժամանակ:

Մոդելի կառուցման ալգորիթմի ճիշտությունը ստուգելու համար օգտագործվում է սկզբնական տվյալների թեստային հավաքածու, որի համար վերջնական արդյունքը նախապես հայտնի է կամ կանխորոշված ​​այլ եղանակներով։ Օրինակ, եթե մոդելավորման մեջ օգտագործում եք հաշվարկման բանաձևեր, ապա սկզբնական տվյալների համար անհրաժեշտ է ընտրել մի քանի տարբերակ և դրանք հաշվարկել «ձեռքով»: Սրանք փորձարկման կետեր են: Երբ մոդելը կառուցվում է, դուք փորձարկում եք նույն մուտքերով և համեմատում եք սիմուլյացիայի արդյունքները հաշվարկով ստացված եզրակացությունների հետ: Եթե ​​արդյունքները համընկնում են, ապա ալգորիթմը ճիշտ է մշակված, եթե ոչ, ապա անհրաժեշտ է փնտրել և վերացնել դրանց անհամապատասխանության պատճառը։ Թեստի տվյալները կարող են ընդհանրապես չարտացոլել իրական իրավիճակը և չեն կարող ունենալ իմաստային բովանդակություն: Այնուամենայնիվ, թեստավորման ընթացքում ստացված արդյունքները կարող են հուշել ձեզ մտածել բնօրինակ տեղեկատվության կամ նշանի մոդելը փոխելու մասին, առաջին հերթին դրա այն մասում, որտեղ դրված է իմաստային բովանդակությունը: Համոզվելու համար, որ կառուցված մոդելն արտացոլում է բնօրինակի հատկությունները, որոնք հաշվի են առնվել սիմուլյացիայի ժամանակ, անհրաժեշտ է ընտրել թեստային օրինակ իրական աղբյուրի տվյալներով։ Ուսումնասիրության անցկացում Փորձարկումից հետո, երբ դուք վստահ եք կառուցված մոդելի ճիշտությանը, կարող եք ուղղակիորեն անցնել ուսումնասիրության անցկացմանը: Պլանը պետք է ներառի փորձ կամ փորձերի շարք, որոնք համապատասխանում են մոդելավորման նպատակներին: Յուրաքանչյուր փորձ պետք է ուղեկցվի արդյունքների ըմբռնմամբ, որը հիմք է ծառայում մոդելավորման արդյունքների վերլուծության և որոշումներ կայացնելու համար: Համակարգչային փորձի պատրաստման և անցկացման սխեման ներկայացված է Նկար 11.7-ում:

ՄՈԴԵԼԻ ԹԵՍՏՈՒՄ

ՓՈՐՁԻ ՊԼԱՆ

ՀԵՏԱԶՈՏՈՒԹՅԱՆ ԱՆՑԿԱՑՈՒՄ

ԱՐԴՅՈՒՆՔՆԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ

Բրինձ. 11.7. Համակարգչային փորձի սխեման

Մոդելավորման արդյունքների վերլուծություն

Մոդելավորման վերջնական նպատակը որոշում կայացնելն է, որը պետք է մշակվի մոդելավորման արդյունքների համապարփակ վերլուծության հիման վրա։ Այս փուլը որոշիչ է՝ կա՛մ ուսումը կշարունակես, կա՛մ ավարտում ես։ Նկար 11.2-ը ցույց է տալիս, որ արդյունքների վերլուծության փուլը չի ​​կարող գոյություն ունենալ ինքնուրույն: Ստացված եզրակացությունները հաճախ նպաստում են փորձերի լրացուցիչ շարքին, երբեմն էլ՝ առաջադրանքի փոփոխությանը։ Լուծման մշակման հիմքը փորձարկման և փորձերի արդյունքներն են: Եթե ​​արդյունքները չեն համապատասխանում առաջադրանքի նպատակներին, նշանակում է, որ նախորդ փուլերում սխալներ են թույլ տրվել։ Սա կարող է լինել կամ խնդրի սխալ դրույթ, կամ տեղեկատվական մոդելի չափազանց պարզեցված կառուցում, կամ մեթոդի կամ մոդելավորման միջավայրի անհաջող ընտրություն, կամ մոդել կառուցելիս տեխնոլոգիական մեթոդների խախտում: Եթե ​​նման սխալներ հայտնաբերվեն, ապա մոդելի ճշգրտում,այն է՝ վերադարձ նախորդ քայլերից մեկին։ Գործընթացը կրկնվում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ փորձի արդյունքները չեն համապատասխանում մոդելավորման նպատակներին: Հիմնական բանը հիշելն այն է, որ հայտնաբերված սխալը նույնպես արդյունք է: Ինչպես ասում է ասացվածքը, դու սովորում ես քո սխալներից։ Այս մասին գրել է նաև ռուս մեծ բանաստեղծ Ա.Ս. Պուշկինը. Օ՜, որքան հրաշալի հայտնագործություններ են պատրաստվում մեզ համար լուսավորության և փորձի ոգով, դժվար սխալների որդի, և հանճարեղ, պարադոքսների ընկեր, և պատահական, աստված գյուտարար: ..

Վերահսկողությունհարցերևառաջադրանքներ

Որոնք են խնդրի հայտարարության մոդելավորման երկու հիմնական տեսակները:

Գ.Օսթերի հայտնի «Խնդիրների գրքում» կա հետևյալ խնդիրը.

Չար կախարդը, անխոնջ աշխատելով, օրական 30 արքայադստեր է դարձնում թրթուր։ Քանի՞ օր կպահանջվի նրանից 810 արքայադստերը թրթուր դարձնելու համար: Օրական քանի՞ արքայադուստր պետք է վերածվի թրթուրի՝ 15 օրում գործը գլուխ հանելու համար: Ո՞ր հարցին կարելի է վերագրել «ինչ կլինի, եթե ...» տեսակին, իսկ ո՞րը՝ «ինչպես անել այնպես, որ ...» տեսակին:

Թվարկե՛ք մոդելավորման ամենահայտնի նպատակները. Պաշտոնականացրեք խաղային խնդիրը Գ. Օսթերի «Խնդիրների գրքից».

Միմյանցից 27 կմ հեռավորության վրա գտնվող երկու կրպակներից միաժամանակ երկու կատաղի շներ ցատկեցին դեպի մեկը։ Առաջինը վազում է 4 կմ/ժ արագությամբ, իսկ երկրորդը՝ 5 կմ/ժ։ Որքա՞ն ժամանակ է սկսվելու պայքարը. Տներ՝ §11.4, 11.5.

1. Տեղեկատվության հայեցակարգը

   Փաստաթուղթ

   Մեզ շրջապատող աշխարհը շատ բազմազան է և բաղկացած է հսկայական թվով փոխկապակցված օբյեկտներից: Կյանքում ձեր տեղը գտնելու համար, վաղ մանկությունից, ծնողներիդ հետ միասին, իսկ հետո ուսուցիչների հետ քայլ առ քայլ դուք կսովորեք այս ամբողջ բազմազանությունը:

2. Ղեկավար խմբագիր Վ. Զեմսկիխ Խմբագիր Ն. Ֆեդորովա Գեղարվեստական ​​խմբագիր Ռ. Յացկո Դասավորություն Տ. Պետրովա Սրբագրիչներ Մ. Օդինոկովա, Մ. Շուկինա bbk 65. 290-214

   Գիրք

   Ш39 Կազմակերպչական մշակույթ և առաջնորդություն / Պեր. անգլերենից։ խմբ. V. A. Spivak. - Սանկտ Պետերբուրգ: Peter, 2002. - 336 p: ill. - (Շարք «Կառավարման տեսություն և պրակտիկա»):

3. Ուսումնամեթոդական համալիր մասնագիտությամբ՝ «Մարքեթինգ» մասնագիտություն՝ 080116 «Մաթեմատիկական մեթոդները տնտեսագիտության մեջ».

   Ուսումնական և մեթոդական համալիր

   Մասնագիտական ​​գործունեության ոլորտը՝ միկրո, մակրո և գլոբալ մակարդակներում տնտեսական գործընթացների և օբյեկտների վերլուծություն և մոդելավորում. տնտեսական և մաթեմատիկական մոդելների մոնիտորինգ; տնտեսական համակարգերի կանխատեսում, ծրագրավորում և օպտիմալացում։

Մունիցիպալ ինքնավար

ուսումնական հաստատություն

«Թիվ 31 միջնակարգ դպրոց».

Սիկտիվկար

համակարգչային փորձ

ավագ դպրոցի ֆիզիկայում։

Reiser E.E.

Կոմի Հանրապետություն

Գ .Սիկտիվկար

ԲՈՎԱՆԴԱԿՈՒԹՅՈՒՆ:

Ի. Ներածություն

II. Փորձի տեսակներն ու դերը ուսումնական գործընթացում.

III. Համակարգչի օգտագործումը ֆիզիկայի դասերին.

Վ. Եզրակացություն.

VI. Բառարան.

VII. Մատենագիտություն.

VIII. Ծրագրեր:

1. Ֆիզիկական փորձի դասակարգում

2. Ուսանողների հարցման արդյունքները

3. Ցուցադրական փորձի ժամանակ համակարգչի օգտագործումը եւ խնդիրների լուծումը

4. Միջոցառման ժամանակ համակարգչի օգտագործումը

Լաբորատոր և գործնական աշխատանք

ՀԱՄԱԿԱՐԳՉԱՅԻՆ ՓՈՐՁԱՐԿՈՒՄ

ՄԻՋՆԱԿԱՐԳ ԴՊՐՈՑԻ ՖԻԶԻԿԱՅԻ ԴԱՍԸՆԹԱՑՈՒՄ.

…Զինվելու ժամանակն է

ուսուցիչները նոր գործիքով,

և արդյունքը անմիջապես

ազդել ապագա սերունդների վրա.

Պոտաշնիկ Մ.Մ.,

Ռուսաստանի կրթության ակադեմիայի ակադեմիկոս, մանկավարժական գիտությունների դոկտոր, պրոֆեսոր։

Ի. Ներածություն.

Ֆիզիկան փորձարարական գիտություն է։ Գիտական ​​գործունեությունը սկսվում է դիտարկումից: Դիտարկումն առավել արժեքավոր է, երբ դրա վրա ազդող պայմանները ճշգրիտ վերահսկվում են: Դա հնարավոր է, եթե պայմանները մշտական ​​են, հայտնի են և կարող են փոփոխվել դիտորդի ցանկությամբ: Խիստ վերահսկվող պայմաններում իրականացվող դիտարկումը կոչվում է փորձ. Իսկ ճշգրիտ գիտություններին բնորոշ է օրգանական կապը դիտարկումների և փորձի միջև՝ ուսումնասիրվող առարկաների և գործընթացների բնութագրերի թվային արժեքների որոշմամբ:

Փորձը գիտական ​​հետազոտությունների կարևորագույն մասն է, որի հիմքում ընկած է գիտականորեն հաստատված փորձը՝ ճշգրիտ հաշվի առնելով և վերահսկվող պայմաններով։ Փորձ բառն ինքնին գալիս է լատիներենից փորձարարություն- փորձություն, փորձ: Գիտական ​​լեզվում և հետազոտական ​​աշխատանքում «փորձ» տերմինը սովորաբար օգտագործվում է մի շարք հարակից հասկացությունների համար ընդհանուր իմաստով. փորձ, նպատակային դիտարկում, գիտելիքի օբյեկտի վերարտադրում, դրա գոյության հատուկ պայմանների կազմակերպում, ստուգում: կանխատեսման։ Այս հայեցակարգը ներառում է փորձերի գիտական ​​շրջանակը և ուսումնասիրվող երևույթի դիտարկումը ճշգրիտ հաշվի առնելով այն պայմանները, որոնք հնարավորություն են տալիս հետևել երևույթների ընթացքին և վերստեղծել այն ամեն անգամ, երբ այդ պայմանները կրկնվում են: «Փորձ» հասկացությունն ինքնին նշանակում է գործողություն, որն ուղղված է որոշակի երևույթի իրականացման պայմանների ստեղծմանը և, հնարավորության դեպքում, առավել հաճախակի, այսինքն. այլ երևույթներով չբարդացած: Փորձի հիմնական նպատակն է բացահայտել ուսումնասիրվող օբյեկտների հատկությունները, ստուգել վարկածների վավերականությունը և դրա հիման վրա գիտական ​​հետազոտության թեմայի լայն և խորը ուսումնասիրությունը:

ՆախքանXVIIIերբ ֆիզիկան մեկ ժամ էրփիլիսոփայության, գիտնականները համարում էին գերաններգիտական ​​եզրակացությունները դրա հիմքն են և միայնմտածողության փորձ կարող է լինել համարդրանք համոզիչ են հեռանկարի ձևավորման գործումniya աշխարհի սարքի վրա, հիմնական fizic օրենքները. Գալիլեոն, ումիրավամբ համարվում է փորձերի հայրըֆիզիկան, չկարողացավ որևէ բան ապացուցել իր ժամանակակիցներին՝ փորձեր կատարելովՊիսանից տարբեր զանգվածի գնդակներ են ընկնումերկնքի աշտարակ. «Գալիլեյի գաղափարը նվաստացնող արտահայտություններ ու տարակուսանք առաջացրեց»։Մտածողության փորձզանգվածին հավասար երեք մարմինների վարքի վերլուծությունsy, որոնցից երկուսը կապված էին neve-ովsomy thread, պարզվեց իր գործընկերների համարավելի համոզիչ, քան ուղղակիբնական փորձը.

Նույն կերպ Գալիլեոն ապացուցեց իներցիայի օրենքի վավերականությունը երկու թեք հարթություններով և դրանց երկայնքով շարժվող գնդիկներով։ Ինքը՝ Ի.Նյուտոնը, իր «Բնական փիլիսոփայության մաթեմատիկական հիմունքները» գրքում փորձել է հիմնավորել իր կողմից հայտնի և հայտնաբերված օրենքները՝ օգտագործելով Էվկլիդեսի սխեման՝ դրանց հիման վրա ներկայացնելով աքսիոմներ և թեորեմներ։ Այս գրքի շապիկին

պատկերված երկիր, լեռ (G)և ատրճանակ ( Պ) (նկ. 1):

Թնդանոթը կրակում է թնդանոթների գնդակներ, որոնք ընկնում են սարից տարբեր հեռավորությունների վրա՝ կախված դրանց սկզբնական արագությունից։ Որոշակի արագությամբ միջուկը նկարագրում է ամբողջական պտույտ Երկրի շուրջ: Նյուտոնն իր գծագրությամբ հանգեցրեց Երկրի արհեստական ​​արբանյակների ստեղծման հնարավորության գաղափարին, որոնք ստեղծվեցին մի քանի դար անց:

Ֆիզիկայի զարգացման այս փուլում անհրաժեշտ էր մտքի փորձ, քանի որ անհրաժեշտ գործիքների և տեխնոլոգիական բազայի բացակայության պատճառով իրական փորձարկումն անհնար էր։ Մտքի փորձը օգտագործվել է ինչպես Դ.Կ.Մաքսվելի կողմից էլեկտրադինամիկայի հիմնական հավասարումների համակարգ ստեղծելիս (չնայած նախկինում Մ.Ֆարադեյի կողմից իրականացված լայնածավալ փորձերի արդյունքները նույնպես օգտագործվել են), այնպես էլ Ա. Էյնշտեյնը հարաբերականության տեսությունը մշակելիս։

Այսպիսով, մտածողության փորձերը նոր տեսությունների զարգացման բաղադրիչներից են։ Ֆիզիկական փորձերի մեծ մասը սկզբում մոդելավորվել և իրականացվել է մտավոր, իսկ հետո իրական: Ստորև կբերենք մտքի փորձերի օրինակներ, որոնք կարևոր դեր են խաղացել ֆիզիկայի զարգացման գործում։

5-րդ դ. մ.թ.ա. փիլիսոփա Զենոնը տրամաբանական հակասություն ստեղծեց իրական երևույթների և այն, ինչ կարելի է ստանալ տրամաբանական եզրակացություններով: Նա առաջարկեց մտքի փորձ, որտեղ նա ցույց տվեց, որ նետը երբեք չի անցնի բադին (նկ. 2):

Գ.Գալիլեոն իր գիտական ​​գործունեության ընթացքում դիմել է ողջամտության վրա հիմնված տրամաբանության՝ հղում անելով այսպես կոչված «մտավոր փորձերին»։ Արիստոտելի հետևորդները, հերքելով Գալիլեոյի գաղափարները, մեջբերեցին մի շարք «գիտական» փաստարկներ։ Այնուամենայնիվ, Գալիլեյը պոլեմիկայի մեծ վարպետ էր, և նրա հակափաստարկները անհերքելի էին։ Այդ դարաշրջանի գիտնականների տրամաբանական հիմնավորումներն ավելի համոզիչ էին, քան փորձարարական ապացույցները։

«Կավճային» ֆիզիկա,ինչպես ֆիզիկայի դասավանդման այլ մեթոդները, որոնք չեն համապատասխանում բնությունը հասկանալու փորձարարական մեթոդին, 10-12 տարի առաջ սկսեցին հարձակվել ռուսական դպրոցի վրա։ Այդ ընթացքում դպրոցների դասասենյակների սարքավորումներով ապահովվածության մակարդակը իջել է անհրաժեշտ մակարդակի 20%-ից; արդյունաբերությունը, որն արտադրում էր կրթական սարքավորումներ, գործնականում դադարեցրեց իր աշխատանքը. այսպես կոչված պաշտպանված բյուջեի «սարքավորումների համար» հոդվածը, որը կարող էր ծախսվել միայն իր նպատակային նպատակների համար, անհետացավ դպրոցների հաշվարկներից: Երբ ստեղծվեց կրիտիկական իրավիճակը, «Ֆիզիկայի կաբինետ» ենթածրագիրը ներառվեց «Կրթական տեխնոլոգիա» դաշնային ծրագրում։ Ծրագրի շրջանակներում վերականգնվել է դասական տեխնիկայի արտադրությունը և մշակվել դպրոցական ժամանակակից սարքավորումներ, այդ թվում՝ օգտագործելով նորագույն տեղեկատվական և համակարգչային տեխնոլոգիաներ։ Առավել արմատական ​​փոփոխությունները տեղի են ունեցել ճակատային աշխատանքի համար նախատեսված սարքավորումների մեջ, մշակվել և զանգվածային արտադրվել են մեխանիկայի, մոլեկուլային ֆիզիկայի և թերմոդինամիկայի, էլեկտրադինամիկայի, օպտիկայի սարքավորումների թեմատիկ հավաքածուներ (դպրոցն ունի այս նոր սարքավորումների ամբողջական փաթեթը դրանց համար: բաժիններ):

Անկախ փորձի դերն ու տեղը ֆիզիկական դաստիարակության հայեցակարգում փոխվել է՝ փորձը ոչ միայն գործնական հմտություններ զարգացնելու միջոց է, այլ դառնում է ճանաչողության մեթոդի յուրացման միջոց։ Համակարգիչը հսկայական արագությամբ «ներխուժեց» դպրոցական կյանք.

Համակարգիչը նոր ուղիներ է բացում մտածողության զարգացման գործում՝ նոր հնարավորություններ ընձեռելով ակտիվ ուսուցման համար։ Դասեր անցկացնելու համար համակարգչի օգտագործումը,

վարժությունները, թեստերը և լաբորատոր աշխատանքները, ինչպես նաև առաջընթացի գրանցումները դառնում են ավելի արդյունավետ, իսկ տեղեկատվության հսկայական հոսքը հեշտությամբ հասանելի է: Ֆիզիկայի դասերին համակարգչի օգտագործումն օգնում է գիտակցել նաև նյութի յուրացման աշակերտի անձնական հետաքրքրության սկզբունքը և զարգացման կրթության բազմաթիվ այլ սկզբունքներ։
Սակայն, իմ կարծիքով, համակարգիչը չի կարող ամբողջությամբ փոխարինել ուսուցչին։ Ուսուցիչը կարող է հետաքրքրել ուսանողներին, արթնացնել նրանց հետաքրքրասիրությունը, շահել նրանց վստահությունը, նա կարող է ուղղել նրանց ուշադրությունը ուսումնասիրվող առարկայի որոշ կողմերի վրա, պարգևատրել նրանց ջանքերը և ստիպել նրանց սովորել: Համակարգիչը երբեք չի կարողանա ուսուցչի նման դեր ստանձնել։

Լայն է նաև արտադասարանական աշխատանքում համակարգչի օգտագործման շրջանակը. այն նպաստում է առարկայի նկատմամբ ճանաչողական հետաքրքրության զարգացմանը, ընդլայնում է ֆիզիկայի ամենաեռանդուն ուսանողների համար ինքնուրույն ստեղծագործական որոնման հնարավորությունը:

II. Փորձի տեսակներն ու դերը ուսումնական գործընթացում.

Ֆիզիկական փորձի հիմնական տեսակները.

Դեմո փորձ;

Ճակատային լաբորատոր աշխատանք;

Ֆիզիկական սեմինար;

Փորձարարական առաջադրանք;

Տնային փորձնական աշխատանք;

Համակարգչային օգնությամբ փորձ (նոր տեսք):

Դեմո փորձուսումնական ֆիզիկական փորձի բաղադրիչներից է և ուսուցչի կողմից ֆիզիկական երևույթների վերարտադրությունն է ցուցադրական սեղանի վրա հատուկ սարքերի միջոցով: Այն վերաբերում է ուսուցման պատկերավոր էմպիրիկ մեթոդներին: Ցուցադրական փորձի դերը ուսուցման մեջ որոշվում է այն դերով, որ կատարում է փորձը ֆիզիկայում և գիտության մեջ՝ որպես գիտելիքի աղբյուր և դրա ճշմարտացիության չափանիշ, ինչպես նաև ուսանողների կրթական և ճանաչողական գործունեության կազմակերպման հնարավորություններով:

Ցուցադրական ֆիզիկայի փորձի նշանակությունը հետևյալն է.

Սովորողները ծանոթանում են ֆիզիկայի ճանաչողության փորձարարական մեթոդին, ֆիզիկական հետազոտություններում փորձի դերին (արդյունքում ձևավորում են գիտական ​​աշխարհայացք);

Ուսանողները զարգացնում են որոշ փորձարարական հմտություններ՝ երևույթներ դիտարկելու կարողություն, վարկածներ առաջ քաշելու կարողություն, փորձ պլանավորելու կարողություն, արդյունքները վերլուծելու կարողություն, քանակների միջև հարաբերություններ հաստատելու ունակություն, եզրակացություններ անելու կարողություն և այլն:

Ցուցադրական փորձը, լինելով վիզուալիզացիայի միջոց, նպաստում է սովորողների կողմից ուսումնական նյութի ընկալման կազմակերպմանը, դրա ըմբռնմանը և մտապահմանը. թույլ է տալիս ուսանողների պոլիտեխնիկական կրթությունը. նպաստում է ֆիզիկայի ուսումնասիրության նկատմամբ հետաքրքրության աճին և սովորելու մոտիվացիայի ձևավորմանը: Բայց երբ ուսուցիչը ցուցադրական փորձ է անում, աշակերտները միայն պասիվ կերպով են դիտում ուսուցչի կատարած փորձը, մինչդեռ իրենք իրենց ձեռքով ոչինչ չեն անում։ Ուստի անհրաժեշտ է ունենալ ուսանողների ինքնուրույն փորձ ֆիզիկայից։

Ֆիզիկայի դասավանդումը չի կարող ներկայացվել միայն տեսական պարապմունքների տեսքով, նույնիսկ եթե դասարանում ուսանողներին ցուցադրական ֆիզիկական փորձեր են ցույց տալիս։ Զգայական ընկալման բոլոր տեսակներին անհրաժեշտ է դասարանում ավելացնել «ձեռքերով աշխատանքը»։ Սա ձեռք է բերվում, երբ ուսանողները լաբորատոր ֆիզիկական փորձերբ նրանք իրենք են հավաքում կայանքները, չափում են ֆիզիկական մեծությունները և կատարում են փորձեր։ Լաբորատոր ուսումնասիրությունները մեծ հետաքրքրություն են առաջացնում ուսանողների մոտ, ինչը միանգամայն բնական է, քանի որ այս դեպքում ուսանողը ծանոթանում է իրեն շրջապատող աշխարհին՝ հիմնվելով սեփական փորձի և սեփական զգացմունքների վրա։

Ֆիզիկայի լաբորատոր պարապմունքների նշանակությունը կայանում է նրանում, որ ուսանողները պատկերացումներ են կազմում ճանաչողության մեջ փորձի դերի և տեղի մասին: Փորձեր կատարելիս սովորողների մոտ ձևավորվում են փորձարարական հմտություններ, որոնք ներառում են ինչպես ինտելեկտուալ, այնպես էլ գործնական հմտություններ: Առաջին խումբը ներառում է փորձի նպատակը որոշելու, վարկածներ առաջ քաշելու, գործիքներ ընտրելու, փորձը պլանավորելու, սխալները հաշվարկելու, արդյունքները վերլուծելու, կատարված աշխատանքի վերաբերյալ հաշվետվություն կազմելու կարողությունը: Երկրորդ խումբը ներառում է փորձարարական սարքավորում հավաքելու, դիտարկելու, չափելու, փորձարկելու ունակությունը:

Բացի այդ, լաբորատոր փորձի նշանակությունը կայանում է նրանում, որ երբ այն իրականացվում է, ուսանողների մոտ ձևավորվում են այնպիսի կարևոր անձնական հատկություններ, ինչպիսիք են գործիքների հետ աշխատելու ճշգրտությունը. աշխատավայրում մաքրության և կարգուկանոնի պահպանում, փորձի ժամանակ արված գրառումներում, կազմակերպվածություն, արդյունք ստանալու համառություն. Նրանք ձևավորում են մտավոր և ֆիզիկական աշխատանքի որոշակի մշակույթ։

- սա գործնական աշխատանքի տեսակ է, երբ դասարանի բոլոր ուսանողները միաժամանակ կատարում են նույն տեսակի փորձ՝ օգտագործելով նույն սարքավորումները: Ճակատային լաբորատոր աշխատանքներն առավել հաճախ կատարում են երկու հոգուց բաղկացած սովորողների խումբը, երբեմն հնարավոր է լինում անհատական ​​աշխատանք կազմակերպել։ Ըստ այդմ, գրասենյակը պետք է ունենա 15-20 լրակազմ գործիքներ ճակատային լաբորատոր աշխատանքի համար։ Նման սարքերի ընդհանուր թիվը կկազմի մոտ հազար կտոր։ Ուսումնական ծրագրում տրված են ճակատային լաբորատոր աշխատանքի անվանումները։ Դրանք շատ են, նախատեսված են ֆիզիկայի դասընթացի գրեթե յուրաքանչյուր թեմայի համար։ Նախքան աշխատանքը կատարելը, ուսուցիչը բացահայտում է ուսանողների պատրաստվածությունը աշխատանքի գիտակցված կատարմանը, նրանց հետ որոշում է դրա նպատակը, քննարկում է աշխատանքի առաջընթացը, գործիքների հետ աշխատելու կանոնները, չափման սխալների հաշվարկման մեթոդները: Ճակատային լաբորատոր աշխատանքը բովանդակությամբ այնքան էլ բարդ չէ, ժամանակագրական առումով սերտորեն կապված է ուսումնասիրվող նյութի հետ և սովորաբար նախատեսված է մեկ դասի համար: Լաբորատոր աշխատանքի նկարագրությունները կարելի է գտնել ֆիզիկայի դպրոցական դասագրքերում:

Ֆիզիկական արհեստանոցիրականացվում է ֆիզիկայի դասընթացի տարբեր թեմաներից ստացած գիտելիքները կրկնելու, խորացնելու, ընդլայնելու և ընդհանրացնելու, ուսանողների փորձարարական հմտությունները զարգացնելու և կատարելագործելու նպատակով՝ օգտագործելով ավելի բարդ սարքավորումներ, ավելի բարդ փորձեր, ձևավորելով նրանց անկախությունը առնչվող խնդիրների լուծման հարցում։ փորձը։ Ֆիզիկական սեմինարը ժամանակին կապված չէ ուսումնասիրվող նյութի հետ, այն սովորաբար անցկացվում է ուսումնական տարվա վերջում, երբեմն՝ առաջին և երկրորդ կիսամյակի վերջում և ներառում է մի շարք փորձեր կոնկրետ թեմայով։ Ուսանողները կատարում են ֆիզիկական սեմինարի աշխատանքը 2-4 հոգանոց խմբում՝ օգտագործելով տարբեր սարքավորումներ; հաջորդ դասարաններում կատարվում է աշխատանքի փոփոխություն, որը կատարվում է հատուկ կազմված ժամանակացույցով. Ժամանակացույց կազմելիս հաշվի առեք դասարանում սովորողների թիվը, սեմինարների քանակը, սարքավորումների առկայությունը: Ֆիզիկական սեմինարի յուրաքանչյուր աշխատանքի համար հատկացվում է երկու ակադեմիական ժամ, ինչը պահանջում է ֆիզիկայի կրկնակի դասերի ներմուծում ժամանակացույցում։ Սա դժվարություններ է ներկայացնում։ Այդ իսկ պատճառով և անհրաժեշտ սարքավորումների բացակայության պատճառով իրականացվում է ֆիզիկական արտադրամասի մեկժամյա աշխատանք։ Նշենք, որ նախընտրելի է երկժամյա աշխատանքը, քանի որ արտադրամասի աշխատանքն ավելի բարդ է, քան ճակատային լաբորատոր աշխատանքը, դրանք կատարվում են ավելի բարդ սարքավորումներով, իսկ ուսանողների ինքնուրույն մասնակցության համամասնությունը շատ ավելի մեծ է, քան ճակատային լաբորատոր աշխատանք. Յուրաքանչյուր աշխատանքի համար ուսուցիչը պետք է կազմի հրահանգ, որը պետք է պարունակի անվանումը, նպատակը, գործիքների և սարքավորումների ցանկը, համառոտ տեսությունը, ուսանողներին անհայտ գործիքների նկարագրությունը և աշխատանքային պլանը: Աշխատանքն ավարտելուց հետո ուսանողները պետք է ներկայացնեն հաշվետվություն, որը պետք է պարունակի աշխատանքի անվանումը, աշխատանքի նպատակը, գործիքների ցանկը, ինստալացիայի դիագրամը կամ գծագիրը, աշխատանքի կատարման պլանը, արդյունքների աղյուսակը, բանաձևերը. որոնց արժեքները հաշվարկվել են, չափման սխալների հաշվարկ, եզրակացություններ: Արհեստանոցում ուսանողների աշխատանքը գնահատելիս պետք է հաշվի առնել նրանց պատրաստվածությունը աշխատանքին, աշխատանքի վերաբերյալ հաշվետվությունը, հմտությունների զարգացման մակարդակը, տեսական նյութի ըմբռնումը, կիրառվող փորձարարական հետազոտության մեթոդները:

Հ և այսօր հետաքրքրություննախկին փորձնական առաջադրանք դեռ թելադրված և սոցիալական և տնտեսական պատճառներըերկնքի կերպար. Դպրոցի ներկայիս «թերֆինանսավորման» հետ կապված՝ մոֆիզիկական և ֆիզիկական ծերացումպահարանների հիմքը հենց նախկինն էկարող է խաղալ փորձնական առաջադրանքդպրոցի համար սայդինգի դերը, որըry կարող է փրկել ֆիզիկական նախկինփորձարկում. Սա երաշխավորված է զարմանալիպարզության կատարյալ համադրությունլուրջ և խորը ֆիզիկայով,ինչը կարելի է դիտարկել այս խնդիրների լավագույն օրինակների օրինակով։օրգանական համապատասխանություն փորձարարականառաջադրանքներ ավանդականուսուցման սխեմա դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացհնարավոր է դառնումմիայն օգտագործելիս համապատասխան

տեխնոլոգիա.

սովորեցնել ուսանողներին ինքնուրույն ընդլայնել դասի ընթացքում ձեռք բերված գիտելիքները և ձեռք բերել նորերը, ձևավորել փորձարարական հմտություններ կենցաղային իրերի և տնական տեխնիկայի միջոցով. զարգացնել հետաքրքրությունը; տրամադրել հետադարձ կապ (IED-ի ընթացքում ստացված արդյունքները կարող են լինել հաջորդ դասին լուծվող խնդիր կամ կարող են ծառայել որպես նյութի համախմբում):

Բոլոր վերոնշյալները հիմնական տեսակներըկրթական ֆիզիկական փորձը պետք է անպայման լրացվի համակարգչային փորձով, փորձարարական առաջադրանքներով, տնային փորձարարական աշխատանքով: հնարավորություններ համակարգիչթույլ տալ
փոփոխել փորձի պայմանները, ինքնուրույն նախագծել կայանքների մոդելները և դիտարկել դրանց աշխատանքը, ձևավորել կարողություն փորձարարականզբաղվել համակարգչային մոդելներով,ավտոմատ կերպով կատարել հաշվարկներ:

Մեր տեսանկյունից այս տեսակի փորձը պետք է լրացնի ուսումնական փորձը գործունեության ուսուցման բոլոր փուլերում, քանի որ այն նպաստում է տարածական երևակայության և ստեղծագործական մտածողության զարգացմանը։

III . Համակարգչի օգտագործումը ֆիզիկայի դասերին.

Ֆիզիկան փորձարարական գիտություն է։ Ֆիզիկայի ուսումնասիրությունը դժվար է պատկերացնել առանց լաբորատոր աշխատանքի։ Ցավոք սրտի, ֆիզիկական լաբորատորիայի սարքավորումները միշտ չէ, որ թույլ են տալիս իրականացնել ծրագրային լաբորատոր աշխատանք, այն ամենևին թույլ չի տալիս ներդնել նոր աշխատանք, որը պահանջում է ավելի բարդ սարքավորումներ։ Օգնության է գալիս անհատական ​​համակարգիչը, որը թույլ է տալիս բավականին բարդ լաբորատոր աշխատանքներ իրականացնել։ Դրանցում ուսուցիչը կարող է իր հայեցողությամբ փոխել փորձերի սկզբնական պարամետրերը, դիտարկել, թե ինչպես է փոխվում այդ երեւույթն ինքնին արդյունքում, վերլուծել իր տեսածը և համապատասխան եզրակացություններ անել։

Անհատական ​​համակարգչի ստեղծումը առաջացրել է նոր տեղեկատվական տեխնոլոգիաներ, որոնք զգալիորեն բարելավում են տեղեկատվության յուրացման որակը, արագացնում են դրանց հասանելիությունը և թույլ են տալիս համակարգչային տեխնոլոգիաների օգտագործումը մարդկային գործունեության տարբեր ոլորտներում:

Թերահավատները կառարկեն, որ այսօր անձնական մուլտիմեդիա համակարգիչը չափազանց թանկ է միջնակարգ դպրոցները դրանով համալրելու համար։ Այնուամենայնիվ, անհատական ​​համակարգիչը առաջընթացի գաղափարն է, և, ինչպես գիտեք, ժամանակավոր տնտեսական դժվարությունները չեն կարող կանգնեցնել առաջընթացը (դանդաղեցրեք - այո, կանգ առեք - երբեք): Համաշխարհային քաղաքակրթության ներկա մակարդակին հետ չմնալու համար, հնարավորության դեպքում այն ​​պետք է իրականացվի մեր ռուսական դպրոցներում։

Այսպիսով, համակարգիչը էկզոտիկ մեքենայից վերածվում է ուսուցման մեկ այլ տեխնիկական միջոցի՝ թերևս ամենահզորն ու ամենաարդյունավետը բոլոր այն տեխնիկական միջոցներից, որոնք մինչ այժմ ուսուցիչն ուներ։

Հայտնի է, որ ավագ դպրոցի ֆիզիկայի դասընթացը ներառում է բաժիններ, որոնց ուսումնասիրությունն ու ընկալումը պահանջում է զարգացած երևակայական մտածողություն, վերլուծելու, համեմատելու կարողություն։ Նախ, խոսքը գնում է այնպիսի բաժինների մասին, ինչպիսիք են «Մոլեկուլային ֆիզիկան», «Էլեկտրադինամիկա», «Միջուկային ֆիզիկա», «Օպտիկա» և այլնի որոշ գլուխներ։ Խիստ ասած՝ ֆիզիկայի դասընթացի ցանկացած բաժնում կարող եք գտնել գլուխներ, որոնք. դժվար է հասկանալ.

Ինչպես ցույց է տալիս 14 տարվա աշխատանքային փորձը, ուսանողները չունեն անհրաժեշտ մտավոր հմտություններ այս բաժիններում նկարագրված երևույթների և գործընթացների խորը ընկալման համար։ Նման իրավիճակներում ուսուցիչը օգնության է հասնում ժամանակակից տեխնիկական ուսուցման միջոցներին, իսկ առաջին հերթին՝ անհատական ​​համակարգչին։

Տարբեր ֆիզիկական երևույթների մոդելավորման, սարքը և ֆիզիկական սարքերի շահագործման սկզբունքը ցուցադրելու համար անհատական ​​համակարգիչ օգտագործելու գաղափարը ծագել է մի քանի տարի առաջ, հենց որ համակարգչային տեխնոլոգիաները հայտնվեցին դպրոցում։ Համակարգչի կիրառմամբ արդեն առաջին դասերը ցույց տվեցին, որ դրանց օգնությամբ հնարավոր է լուծել մի շարք խնդիրներ, որոնք միշտ եղել են դպրոցական ֆիզիկայի ուսուցման մեջ։

Թվարկենք դրանցից մի քանիսը. Շատ երևույթներ չեն կարող դրսևորվել դպրոցի ֆիզիկայի դասարանում։ Օրինակ՝ սրանք միկրոտիեզերքի երևույթներ են, կամ արագընթաց գործընթացներ կամ փորձեր սարքերի հետ, որոնք գրասենյակում չեն: Արդյունքում սովորողները դժվարություններ են ունենում դրանք ուսումնասիրելիս, քանի որ մտովի չեն կարողանում պատկերացնել դրանք։ Համակարգիչը կարող է ոչ միայն ստեղծել նման երեւույթների մոդել, այլեւ թույլ է տալիս փոխել գործընթացի պայմանները, «ոլորել» այն արագությամբ, որն օպտիմալ է ձուլման համար։

Ֆիզիկական տարբեր սարքերի սարքի և աշխատանքի սկզբունքի ուսումնասիրությունը ֆիզիկայի դասերի անբաժանելի մասն է։ Սովորաբար, երբ ուսումնասիրում է որոշակի սարք, ուսուցիչը ցուցադրում է այն, պատմում է գործողության սկզբունքը, օգտագործելով մոդել կամ դիագրամ: Բայց հաճախ ուսանողները դժվարություններ են ունենում, երբ փորձում են պատկերացնել ֆիզիկական գործընթացների ամբողջ շղթան, որոնք ապահովում են տվյալ սարքի շահագործումը: Համակարգչային հատուկ ծրագրերը հնարավորություն են տալիս սարքը «հավաքել» առանձին մասերից, դինամիկայի մեջ օպտիմալ արագությամբ վերարտադրել դրա աշխատանքի սկզբունքի հիմքում ընկած գործընթացները։ Այս դեպքում հնարավոր է անիմացիայի բազմակի «ոլորում»։

Իհարկե, համակարգիչը կարող է օգտագործվել նաև այլ տեսակի դասերի ժամանակ՝ նոր նյութ ինքնուրույն ուսումնասիրելիս, խնդիրներ լուծելիս, թեստերի ժամանակ։

Հարկ է նշել նաև, որ ֆիզիկայի դասերին համակարգիչների օգտագործումը դրանք վերածում է իրական ստեղծագործական գործընթացի, թույլ է տալիս իրականացնել զարգացման կրթության սկզբունքները։

Մի քանի խոսք պետք է ասել համակարգչային դասերի զարգացման մասին։ Մենք տեղյակ ենք Վորոնեժի համալսարանում, Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի ֆիզիկայի ֆակուլտետում մշակված «դպրոցական» ֆիզիկայի ծրագրային փաթեթների մասին, և հեղինակների տրամադրության տակ կա էլեկտրոնային դասագիրք լազերային սկավառակի վրա «Ֆիզիկա նկարներում», որը լայն տարածում է գտել։ հայտնի է. Դրանցից շատերը պատրաստված են պրոֆեսիոնալ կերպով, ունեն գեղեցիկ գրաֆիկա, պարունակում են լավ անիմացիաներ, բազմաֆունկցիոնալ են, մի խոսքով, շատ առավելություններ ունեն։ Բայց մեծ մասամբ դրանք չեն տեղավորվում կոնկրետ այս դասի ուրվագծում: Նրանց օգնությամբ անհնար է հասնել դասի ընթացքում ուսուցչի առաջադրած բոլոր նպատակներին։

Անցկացնելով համակարգչային առաջին դասերը՝ եկանք այն եզրակացության, որ դրանք պահանջում են հատուկ ուսուցում։ Մենք սկսեցինք գրել սցենարներ նման դասերի համար՝ օրգանապես «հյուսելով» դրանց մեջ և՛ իրական փորձ, և՛ վիրտուալ (այսինքն՝ իրականացված մոնիտորի էկրանին): Հատկապես կցանկանայի նշել, որ տարբեր երևույթների սիմուլյացիան ոչ մի կերպ չի փոխարինում իրական, «կենդանի» փորձերին, այլ դրանց հետ համատեղ թույլ է տալիս ավելի բարձր մակարդակում բացատրել տեղի ունեցողի իմաստը։ Մեր աշխատանքի փորձը ցույց է տալիս, որ նման դասերը իսկական հետաքրքրություն են առաջացնում ուսանողների մոտ, ստիպում են աշխատել բոլորին, նույնիսկ այն երեխաներին, ովքեր դժվարանում են ֆիզիկան։ Միևնույն ժամանակ նկատելիորեն բարձրանում է գիտելիքների որակը։ Դասարանում որպես TCO օգտագործելու օրինակները կարելի է երկար շարունակել:

Համակարգիչը լայնորեն օգտագործվում է որպես բազմապատկման տեխնիկա ուսանողների թեստավորման և բազմաչափ (յուրաքանչյուրն ունի իր առաջադրանքը) թեստեր անցկացնելու համար: Ամեն դեպքում, որոնման ծրագրերի օգնությամբ ուսուցիչը կարող է շատ հետաքրքիր բաներ գտնել ինտերնետում։

Համակարգիչն անփոխարինելի օգնական է ֆակուլտատիվ պարապմունքներում, գործնական և լաբորատոր աշխատանքներ կատարելիս, փորձարարական խնդիրներ լուծելիս։ Ուսանողները օգտագործում են այն մշակելու իրենց փոքր հետազոտական ​​առաջադրանքների արդյունքները. նրանք կազմում են աղյուսակներ, կառուցում են գրաֆիկներ, կատարում հաշվարկներ, ստեղծում են ֆիզիկական գործընթացների պարզ մոդելներ: Համակարգչի նման օգտագործումը զարգացնում է գիտելիքների ինքնուրույն ձեռքբերման հմտություններ, արդյունքները վերլուծելու կարողություն և ձևավորում ֆիզիկական մտածողություն։

IV. Տարբեր տեսակի փորձերում համակարգչի օգտագործման օրինակներ:

Համակարգիչը որպես ուսումնական փորձարարական կազմավորման տարր օգտագործվում է դասի տարբեր փուլերում և գրեթե բոլոր տեսակի փորձերում (հաճախ ցուցադրական փորձ և լաբորատոր աշխատանք):

Դաս «Նյութի կառուցվածքը» (ցուցադրական փորձ)

Նպատակը` ուսումնասիրել նյութի կառուցվածքը ագրեգացման տարբեր վիճակներում, բացահայտել գազային, հեղուկ և պինդ վիճակներում մարմինների կառուցվածքի որոշ օրինաչափություններ:

Նոր նյութը բացատրելիս համակարգչային անիմացիան օգտագործվում է տեսողականորեն ցույց տալու մոլեկուլների դասավորվածությունը տարբեր ագրեգատային վիճակներում:

Համակարգիչը թույլ է տալիս ցույց տալ ագրեգացման մի վիճակից մյուսին անցնելու գործընթացները, մոլեկուլների շարժման արագության աճը ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, դիֆուզիայի երեւույթը, գազի ճնշումը։

Խնդիր լուծելու դաս՝ «Շարժում հորիզոնի անկյան տակ» թեմայով։

Նպատակը` ուսումնասիրել բալիստիկ շարժումը, դրա կիրառումը առօրյա կյանքում:

Համակարգչային անիմացիայի օգնությամբ հնարավոր է ցույց տալ, թե ինչպես է փոխվում մարմնի շարժման հետագիծը (բարձրությունը և թռիչքի միջակայքը)՝ կախված սկզբնական արագությունից և անկման անկյունից։ Համակարգչի նման օգտագործումը թույլ է տալիս դա անել մի քանի րոպեում, ինչը ժամանակ է խնայում այլ խնդիրներ լուծելու համար, ուսանողներին փրկում յուրաքանչյուր խնդրի համար նկար նկարելուց (ինչը նրանք իրականում չեն սիրում անել):

Մոդելը ցույց է տալիս հորիզոնի նկատմամբ անկյան տակ նետված մարմնի շարժումը: Դուք կարող եք փոխել սկզբնական բարձրությունը, ինչպես նաև մարմնի արագության մոդուլն ու ուղղությունը։ «Ստրոբ» ռեժիմում նետված մարմնի արագության վեկտորը և դրա ելքերը հորիզոնական և ուղղահայաց առանցքների վրա ցուցադրվում են հետագծի վրա կանոնավոր ընդմիջումներով:

«Իզոթերմային գործընթացի հետազոտություն» լաբորատոր աշխատանք.

Նպատակը. Փորձնականորեն հաստատել կապը գազի ճնշման և ծավալի միջև մշտական ​​ջերմաստիճանում:

Աշխատանքն ամբողջությամբ ուղեկցվում է համակարգչով (անուն, նպատակ, սարքավորումների ընտրություն, աշխատանքի կարգ, անհրաժեշտ հաշվարկներ): Օբյեկտը խողովակի օդն է: Պարամետրերը դիտարկվում են երկու վիճակում՝ սկզբնական և սեղմված: Կատարվում են համապատասխան հաշվարկներ։ Արդյունքները համեմատվում են, և ստացված տվյալների համաձայն կառուցվում է գրաֆիկ։

Փորձարարական խնդիր՝ պի-ի որոշում կշռման միջոցով:

Նպատակը. տարբեր կերպ որոշել pi-ի արժեքը: Կշռելով ցույց տվեք, որ այն կարող է հավասար լինել 3,14-ի։

Աշխատանքն իրականացնելու համար նույն նյութից կտրում են քառակուսի և շրջան, որպեսզի շրջանագծի շառավիղը հավասար լինի քառակուսու կողմին, այդ թվերը կշռվում են։ Շրջանակի և քառակուսու զանգվածների հարաբերության միջոցով հաշվարկվում է Pi թիվը։

Տնային փորձ՝ ուսումնասիրելու տատանողական շարժման բնութագրերը:

Նպատակը. համախմբել դասում ձեռք բերված գիտելիքները մաթեմատիկական ճոճանակի տատանումների ժամանակաշրջանի և հաճախականության մասին:

Տատանվող ճոճանակի մոդելը պատրաստված է իմպրովիզացված միջոցներից (փոքր մարմինը կախված է պարանից), փորձի համար անհրաժեշտ է ունենալ երկրորդ սլաքով ժամացույց։ Որոշակի ժամանակով 30 տատանումները հաշվելուց հետո հաշվարկվում են պարբերությունը և հաճախականությունը։ Հնարավոր է փորձարկում կատարել տարբեր մարմինների հետ՝ պարզելով, որ թրթռման բնութագրերը կախված չեն մարմնից։ Եվ նաև, տարբեր երկարությունների թելով փորձարկելուց հետո կարող եք համապատասխան հարաբերություններ հաստատել։ Տնային բոլոր արդյունքները պետք է քննարկվեն դասարանում:

Փորձարարական խնդիր՝ աշխատանքի և կինետիկ էներգիայի հաշվարկ:

Նպատակը. ցույց տալ, թե ինչպես է մեխանիկական աշխատանքի և կինետիկ էներգիայի արժեքը կախված խնդրի տարբեր պայմաններից:

Համակարգչի օգնությամբ շատ արագ բացահայտվում է ծանրության ուժի (մարմնի քաշի), ձգողական ուժի, ուժի կիրառման անկյան և շփման գործակիցի կապը։

Մոդելը ցույց է տալիս մեխանիկական աշխատանքի հայեցակարգը հարթության վրա գծի շարժման օրինակով արտաքին ուժի ազդեցության տակ, որն ուղղված է հորիզոնին ինչ-որ անկյան տակ: Մոդելի պարամետրերը փոխելով (ձողի զանգվածը m, շփման գործակիցը, մոդուլը և գործող ուժի ուղղությունը Ֆ ), հնարավոր է հետևել ձողի շարժման ընթացքում կատարված աշխատանքի քանակին, շփման ուժին և արտաքին ուժին: Համակարգչային փորձի ժամանակ համոզվեք, որ այս աշխատանքների գումարը հավասար է ձողի կինետիկ էներգիային: Նկատի ունեցեք, որ աշխատանքը կատարվում է շփման ուժի կողմից ԲԱՅՑմիշտ բացասական է:

Նմանատիպ առաջադրանքներ կարող են օգտագործվել ուսանողների գիտելիքները վերահսկելու համար: Համակարգիչը արագորեն թույլ է տալիս փոխել խնդրի պարամետրերը, դրանով իսկ ստեղծելով մեծ թվով տարբերակներ (խաբելը բացառվում է): Այս աշխատանքի առավելությունը արագ ստուգումն է։ Աշխատանքը կարելի է անմիջապես ստուգել ուսանողների ներկայությամբ։ Ուսանողները ստանում են արդյունքը և կարող են գնահատել իրենց գիտելիքները:

Քննության նախապատրաստում.

Նպատակը. երեխաներին սովորեցնել արագ և ճիշտ պատասխանել թեստի հարցերին:

Մինչ օրս մշակվել է ուսանողներին միասնական պետական ​​քննությանը նախապատրաստելու ծրագիր։ Այն պարունակում է տարբեր մակարդակների բարդության թեստային առաջադրանքներ դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացի բոլոր բաժիններում:

Վ. Եզրակացություն.

Դպրոցում ֆիզիկայի դասավանդումը ենթադրում է դասընթացի մշտական ​​աջակցություն ցուցադրական փորձով։ Սակայն ժամանակակից դպրոցում ֆիզիկայում փորձարարական աշխատանքների իրականացումը հաճախ դժվար է լինում դասավանդման ժամանակի սղության և ժամանակակից նյութատեխնիկական սարքավորումների բացակայության պատճառով: Եվ եթե անգամ ֆիզիկայի կաբինետի լաբորատորիան լիովին հագեցած է անհրաժեշտ գործիքներով և նյութերով, իրական փորձը շատ ավելի շատ ժամանակ է պահանջում թե՛ պատրաստման, թե՛ կատարման, թե՛ աշխատանքի արդյունքները վերլուծելու համար։ Միևնույն ժամանակ, ելնելով իր առանձնահատկություններից։ (չափման զգալի սխալներ, դասի ժամանակային սահմանափակումներ և այլն) իրական փորձը հաճախ չի իրականացնում իր հիմնական նպատակը՝ ծառայել որպես ֆիզիկական օրինաչափությունների և օրենքների մասին գիտելիքների աղբյուր: Բոլոր բացահայտված կախվածությունները միայն մոտավոր են, հաճախ ճիշտ հաշվարկված սխալը գերազանցում է չափված արժեքները:

Համակարգչային փորձը կարողանում է լրացնել ֆիզիկայի դասընթացի «փորձարարական» մասը և զգալիորեն բարձրացնել դասերի արդյունավետությունը։ Օգտագործելով այն, դուք կարող եք մեկուսացնել հիմնականը երևույթի մեջ, կտրել երկրորդական գործոնները, բացահայտել օրինաչափությունները, մի քանի անգամ կատարել թեստ փոփոխական պարամետրերով, պահպանել արդյունքները և հարմար ժամանակ վերադառնալ ձեր հետազոտությանը: Բացի այդ, համակարգչային տարբերակում կարելի է շատ ավելի մեծ թվով փորձեր կատարել։ Այս տեսակի փորձն իրականացվում է որոշակի օրենքի, երևույթի, գործընթացի և այլնի համակարգչային մոդելի միջոցով: Այս մոդելների հետ աշխատելը մեծ ճանաչողական հնարավորություններ է բացում ուսանողների համար՝ նրանց դարձնելով ոչ միայն դիտորդներ, այլև փորձերի ակտիվ մասնակից։

Ինտերակտիվ մոդելների մեծ մասում տարբերակներ են տրամադրվում փորձերի սկզբնական պարամետրերն ու պայմանները լայն տիրույթում փոխելու, դրանց ժամանակային մասշտաբների փոփոխման, ինչպես նաև իրական փորձերում անհասանելի իրավիճակների մոդելավորման համար:

Մեկ այլ դրական կետ այն է, որ համակարգիչը տալիս է եզակի, իրական ֆիզիկական փորձի մեջ չներարկված, ոչ թե իրական բնական երևույթը պատկերացնելու հնարավորություն, այլ նրա պարզեցված տեսական մոդելը, որը թույլ է տալիս արագ և արդյունավետ գտնել դիտարկվածի հիմնական ֆիզիկական օրինաչափությունները: երեւույթ։ Բացի այդ, ուսանողը կարող է դիտարկել համապատասխան գրաֆիկական կախվածությունների կառուցումը փորձի ընթացքի հետ միաժամանակ։ Մոդելավորման արդյունքների ցուցադրման գրաֆիկական եղանակը ուսանողների համար հեշտացնում է ստացված մեծ քանակությամբ տեղեկատվության յուրացումը: Նման մոդելները առանձնահատուկ արժեք ունեն, քանի որ ուսանողները, որպես կանոն, զգալի դժվարություններ են ունենում գրաֆիկներ կառուցելու և կարդալու հարցում:

Պետք է նաև հաշվի առնել, որ ֆիզիկայի ոչ բոլոր գործընթացները, երևույթները, պատմական փորձերը ուսանողը կարող է պատկերացնել առանց վիրտուալ մոդելների (օրինակ՝ Կարնո ցիկլը, մոդուլյացիան և դեմոդուլյացիան, Մայքելսոնի փորձը արագությունը չափելու վերաբերյալ։ լույս, Ռադերֆորդի փորձը և այլն): Ինտերակտիվ մոդելները թույլ են տալիս ուսանողին տեսնել գործընթացները պարզեցված ձևով, պատկերացնել տեղադրման սխեմաները, կատարել փորձեր, որոնք ընդհանուր առմամբ անհնար են իրական կյանքում, օրինակ՝ վերահսկել միջուկային ռեակտորի աշխատանքը:

Այսօր արդեն կան մի շարք մանկավարժական ծրագրային գործիքներ (PPS), որոնք այս կամ այն ​​ձևով պարունակում են ֆիզիկայի ինտերակտիվ մոդելներ: Ցավոք, դրանցից ոչ մեկն ուղղակիորեն կենտրոնացած չէ դպրոցի կիրառման վրա: Որոշ մոդելներ ծանրաբեռնված են պարամետրերը փոխելու հնարավորությամբ՝ կապված համալսարաններում կիրառման վրա կենտրոնանալու վրա, այլ ծրագրերում ինտերակտիվ մոդելը միայն հիմնական նյութը պատկերող տարր է: Բացի այդ, մոդելները ցրված են տարբեր ՊՄԳ-ներում: Օրինակ՝ «Physicon»-ի «Ֆիզիկա նկարներում»՝ լինելով ամենաօպտիմալը ճակատային համակարգչային փորձի անցկացման համար, կառուցված է հնացած հարթակների վրա և չունի աջակցություն տեղական ցանցերում օգտագործելու համար։ Մյուս դասախոսական անձնակազմը, ինչպիսին է նույն ընկերության «Open Physics»-ը, մոդելների հետ միաժամանակ պարունակում է տեղեկատվական նյութերի հսկայական զանգված, որոնք հնարավոր չէ անջատել դասի աշխատանքի ընթացքում: Այս ամենը մեծապես բարդացնում է համակարգչային մոդելների ընտրությունն ու օգտագործումը միջնակարգ դպրոցում ֆիզիկայի դասեր անցկացնելիս։

Գլխավորն այն է, որ համակարգչային փորձի արդյունավետ կիրառման համար պահանջվում է դասախոսական կազմ՝ հատուկ ուղղվածությամբ ավագ դպրոցում օգտագործելու համար։ Վերջերս միտում է նկատվել դպրոցի համար մասնագիտացված ուսուցչական կազմի ստեղծման ուղղությամբ դաշնային նախագծերի շրջանակներում, ինչպես օրինակ՝ Ազգային ուսումնական հիմնադրամի կողմից անցկացվող կրթական ծրագրեր մշակողների մրցույթները: Թերևս առաջիկա տարիներին մենք կտեսնենք դասախոսական կազմ, որը համակողմանիորեն կաջակցի համակարգչային փորձին ավագ դպրոցի ֆիզիկայի դասընթացում: Այս բոլոր պահերը փորձել եմ բացահայտել իմ աշխատանքում։

VI. Բառարան.

Փորձարկումզգայական-օբյեկտիվ գործունեություն է գիտության մեջ։

ֆիզիկական փորձ- սա որոշակի պայմաններում ուսումնասիրված երևույթների դիտարկումն ու վերլուծությունն է, որը թույլ է տալիս հետևել երևույթների ընթացքին և ամեն անգամ վերստեղծել այն ֆիքսված պայմաններում:

Ցույց- Սա ֆիզիկական փորձ է, որը ներկայացնում է տեսողականորեն ընկալվող ֆիզիկական երեւույթներ, գործընթացներ, օրինաչափություններ:

Ճակատային լաբորատոր աշխատանք- ուսումնասիրված ծրագրային նյութի ընթացքում կատարվող գործնական աշխատանքի տեսակ, երբ դասարանի բոլոր ուսանողները միաժամանակ կատարում են նույն տեսակի փորձ՝ օգտագործելով նույն սարքավորումները:

Ֆիզիկական արհեստանոց- ուսանողների կողմից դասընթացի նախորդ բաժինների վերջում (կամ տարեվերջին) կատարվող գործնական աշխատանք, ավելի բարդ սարքավորումների վրա, անկախության ավելի մեծ աստիճանով, քան ճակատային լաբորատոր աշխատանքում:

Տնային փորձնական աշխատանք- ամենապարզ անկախ փորձը, որն իրականացվում է աշակերտների կողմից տանը, դպրոցից դուրս, առանց ուսուցչի անմիջական ուղղորդման:

Փորձարարական առաջադրանքներ- առաջադրանքներ, որոնցում փորձը ծառայում է որպես լուծման համար անհրաժեշտ որոշ սկզբնական քանակությունների որոշման միջոց. տալիս է դրանում առաջադրված հարցի պատասխանը կամ պայմանի համաձայն կատարված հաշվարկները ստուգելու միջոց.

VII. Մատենագիտություն:

1. Բաշմակով Լ.Ի., Ս.Ն.Պոզդնյակով, Ն.Ա.Ռեզնիկ «Տեղեկատվական ուսումնական միջավայր», Սանկտ Պետերբուրգ: «Լույս», էջ 121, 1997 թ.

2 Բելոստոցկի Պ.Ի., Գ.Յու.Մաքսիմովա, Ն.Ն.Գոմուլինա «Համակարգչային տեխնոլոգիաներ. ժամանակակից դաս ֆիզիկայի և աստղագիտության մեջ»: Թերթ «Ֆիզիկա» թիվ 20, էջ. 3, 1999 թ.

3. Բուրով Վ.Ա. «Ցուցադրական փորձ ֆիզիկայում ավագ դպրոցում». Մոսկվայի լուսավորություն 1979 թ

4. Բուտիկով Է.Ի. Դասական դինամիկայի և համակարգչային մոդելավորման հիմունքները: 7-րդ գիտամեթոդական կոնֆերանսի նյութեր, ակադեմիական գիմնազիա, Սանկտ Պետերբուրգ - Հին Պետերհոֆ, էջ. 47, 1998.

5. Վիննիցկի Յու.Ա., Գ.Մ. Նուրմուհամեդով «Համակարգչային փորձ ֆիզիկայի կուրսում ավագ դպրոցում». Հանդես «Ֆիզիկա դպրոցում» թիվ 6, էջ. 42, 2006։

6. Գոլելով Ա.Ա. Ժամանակակից բնագիտության հասկացությունները. Դասագիրք. Սեմինար. - Մ .: Մարդասիրական հրատարակչական կենտրոն VLADOS, 1998 թ

7. Kavtrev A.F. «Համակարգչային մոդելների կիրառման մեթոդներ ֆիզիկայի դասերին». Հինգերորդ միջազգային գիտաժողով «Ֆիզիկա ժամանակակից կրթության համակարգում» (FSSO-99), ամփոփագրեր, հատոր 3, Սբ. Սանկտ Պետերբուրգ. «Ա.Ի. Հերցենի անվան ռուսական պետական ​​մանկավարժական համալսարանի հրատարակչություն», էջ. 98-99, 1999 թ.

8. Կավտրեւ Ա.Ֆ. «Համակարգչային մոդելները ֆիզիկայի դպրոցական դասընթացում». Ամսագիր «Համակարգչային գործիքներ կրթության մեջ», Սանկտ Պետերբուրգ. «Կրթության ինֆորմատիզացիա», 12, էջ. 41-47, 1998 թ.

9. Դպրոցում ֆիզիկայի դասավանդման տեսություն և մեթոդներ. Ընդհանուր հարցեր. Խմբագրվել է S.E. Կամենեյկոգո, Ն.Ս. Պուրիշևա. Մ՝ «Ակադեմիա», 2000 թ

10. Տրոֆիմովա Տ.Ի. «Ֆիզիկայի դասընթաց», խմբ. «Բարձրագույն դպրոց», Մ., 1999

11. Չիրցով Ա.Ս. Տեղեկատվական տեխնոլոգիաները ֆիզիկայի դասավանդման մեջ. Ամսագիր «Համակարգչային գործիքներ կրթության մեջ», Սանկտ Պետերբուրգ. «Կրթության ինֆորմատիզացիա», 12, էջ. Զ, 1999 թ.

Դիմում թիվ 1

Ֆիզիկական փորձի դասակարգում

Դիմում №2

Ուսանողների հարցման արդյունքները.

5-րդ, 6-րդ ա, 7-11-րդ դասարանների աշակերտների շրջանում հարցում է անցկացվել հետևյալ հարցերի շուրջ.

Ի՞նչ դեր է խաղում փորձը ձեզ համար ֆիզիկայի ուսումնասիրության մեջ:

Ծրագիրն ունի 107 մոդել, որոնք կարող են օգտագործվել նոր նյութ բացատրելու և փորձնական խնդիրներ լուծելու համար։ Ես ուզում եմ մի քանի օրինակ բերել, որոնք ես օգտագործում եմ իմ դասերի ժամանակ:

Դասի հատված «Միջուկային ռեակցիաներ. Միջուկային տրոհում.

Նպատակը. ձևավորել միջուկային ռեակցիայի հասկացությունները, ցուցադրել դրանց բազմազանությունը: Մշակել այս գործընթացների էության ըմբռնումը:

Համակարգիչը օգտագործվում է նոր նյութ բացատրելիս ուսումնասիրվող գործընթացների ավելի տեսողական ցուցադրման համար, թույլ է տալիս արագ փոխել ռեակցիայի պայմանները, հնարավոր է դարձնում վերադառնալ նախկին պայմաններին:


Այս մոդելը ցույց է տալիս

տարբեր տեսակի միջուկային փոխակերպումներ.

Միջուկային վերափոխումները տեղի են ունենում արդյունքում

միջուկների ռադիոակտիվ քայքայման գործընթացները և

միջուկային ռեակցիաների պատճառով, ուղեկցվում է

միջուկների տրոհում կամ միաձուլում.

Փոփոխությունները, որոնք տեղի են ունենում միջուկներում, կարելի է բաժանել

երեք խմբերի.

1. միջուկի նուկլեոններից մեկի փոփոխություն;

   միջուկի ներքին կառուցվածքի վերակառուցում;

   նուկլոնների վերադասավորում մի միջուկից մյուսը.

Առաջին խումբը ներառում է բետա քայքայման տարբեր տեսակներ, երբ միջուկի նեյտրոններից մեկը վերածվում է պրոտոնի կամ հակառակը։ Բետա քայքայման առաջին (ավելի հաճախակի) տեսակը տեղի է ունենում էլեկտրոնի և էլեկտրոնային հականեյտրինոյի արտանետմամբ: Երկրորդ տեսակի բետա քայքայումը տեղի է ունենում կա՛մ պոզիտրոն և էլեկտրոնային նեյտրինո արձակելով, կա՛մ էլեկտրոն բռնելով և էլեկտրոնային նեյտրինո արտանետելով (էլեկտրոնը որսվում է միջուկին ամենամոտ էլեկտրոնային թաղանթներից մեկից): Նկատի ունեցեք, որ ազատ վիճակում պրոտոնը չի կարող քայքայվել նեյտրոնի, պոզիտրոնի և էլեկտրոնային նեյտրինոյի, դա պահանջում է լրացուցիչ էներգիա, որը նա ստանում է միջուկից: Միջուկի ընդհանուր էներգիան, սակայն, նվազում է, երբ պրոտոնը վերածվում է նեյտրոնի՝ բետա քայքայման գործընթացում։ Դա պայմանավորված է միջուկի (որոնցից քիչ են) պրոտոնների միջև Կուլոնյան վանման էներգիայի նվազմամբ։

Երկրորդ խումբը պետք է ներառի գամմա քայքայումը, որի դեպքում միջուկը, ի սկզբանե գրգռված վիճակում, թափում է ավելորդ էներգիան՝ արտանետելով գամմա քվանտ: Երրորդ խումբը ներառում է ալֆա քայքայումը (ալֆա մասնիկի արտանետումը սկզբնական միջուկից՝ հելիումի ատոմի միջուկ, որը բաղկացած է երկու պրոտոնից և երկու նեյտրոնից), միջուկային տրոհում (նեյտրոնի կլանումը միջուկի կողմից, որին հաջորդում է քայքայումը երկու ավելի վառիչի։ միջուկներ և մի քանի նեյտրոնների արտանետում) և միջուկային սինթեզ (երբ երկու լուսային միջուկների բախման արդյունքում ձևավորվում է ավելի ծանր միջուկ և, հնարավոր է, մնում են թեթև բեկորներ կամ առանձին պրոտոններ կամ նեյտրոններ)։

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ ալֆա քայքայման ժամանակ միջուկը զգում է նահանջ և նկատելիորեն տեղաշարժվում է ալֆա մասնիկների արտանետման ուղղությամբ հակառակ ուղղությամբ: Միևնույն ժամանակ, բետա քայքայման ժամանակ նահանջը շատ ավելի փոքր է և մեր մոդելում ընդհանրապես նկատելի չէ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ էլեկտրոնի զանգվածը հազարավոր (և նույնիսկ հարյուր հազարավոր անգամներ՝ ծանր ատոմների դեպքում) պակաս է միջուկի զանգվածից։

«Միջուկային ռեակտոր» դասի հատված.

Նպատակը. ձևավորել պատկերացումներ միջուկային ռեակտորի կառուցվածքի մասին, ցուցադրել դրա աշխատանքը համակարգչի միջոցով:


Համակարգիչը թույլ է տալիս փոխել պայմանները

ռեակցիաներ ռեակտորում. Գրությունների հեռացում

կարող եք ստուգել ուսանողների գիտելիքները կառուցվածքի վերաբերյալ

ռեակտոր, ցույց տալ այն պայմանները, որոնց

հնարավոր է պայթյուն.

Միջուկային ռեակտորը սարքավորում է

նախատեսված է էներգիան փոխակերպելու համար

ատոմային միջուկը վերածվում է էլեկտրական էներգիայի:

Ռեակտորի միջուկը պարունակում է ռադիոակտիվ

նյութ (սովորաբար ուրան կամ պլուտոնիում):

Սրանց ա - քայքայման պատճառով արձակված էներգիան

ատոմներ, տաքացնում է ջուրը: Ստացված ջրի գոլորշիները շտապում են գոլորշու տուրբին; Երբ այն պտտվում է, գեներատորում էլեկտրական հոսանք է առաջանում: Տաք ջուրը, համապատասխան մաքրումից հետո, լցվում է մոտակա լճակ; այնտեղից ռեակտոր է մտնում սառը ջուր։ Հատուկ փակ պատյանը պաշտպանում է շրջակա միջավայրը մահացու ճառագայթումից:

Գրաֆիտի հատուկ ձողերը կլանում են արագ նեյտրոնները: Նրանց օգնությամբ դուք կարող եք վերահսկել ռեակցիայի ընթացքը։ Սեղմեք «Բարձրացնել» կոճակը (դա կարելի է անել միայն այն դեպքում, եթե սառը ջուր մղող պոմպերը միացված են ռեակտոր) և միացրեք «Գործընթացի պայմանները»: Ձողերը բարձրացնելուց հետո կսկսվի միջուկային ռեակցիա: Ջերմաստիճանը Տռեակտորի ներսում ջերմաստիճանը կբարձրանա մինչև 300 ° C, և ջուրը շուտով կսկսի եռալ: Նայելով էկրանի աջ անկյունում գտնվող ամպաչափին՝ կարելի է տեսնել, որ ռեակտորը սկսել է էլեկտրաէներգիա արտադրել։ Ձողերը հետ մղելով՝ կարող եք դադարեցնել շղթայական ռեակցիան։

Դիմում թիվ 4

Համակարգչի օգտագործումը լաբորատոր աշխատանքի և ֆիզիկական պրակտիկայի ընթացքում:

Առկա է 4 սկավառակ՝ 72 լաբորատոր աշխատանքների մշակմամբ, որոնք հեշտացնում են ուսուցչի աշխատանքը, դասերը դարձնում ավելի հետաքրքիր և ժամանակակից։ Այս զարգացումները կարող են օգտագործվել ֆիզիկական սեմինար անցկացնելիս, քանի որ. դրանցից մի քանիսը դուրս են ուսումնական ծրագրի շրջանակներից: Ահա մի քանի օրինակներ. Անունը, նպատակը, սարքավորումները, աշխատանքի քայլ առ քայլ կատարումը - այս ամենը էկրանին նախագծվում է համակարգչի միջոցով:


Լաբորատոր աշխատանք՝ «Իզոբարային պրոցեսի հետազոտություն».

Նպատակը. Փորձնականորեն հաստատել կապը ծավալի և

որոշակի զանգվածի գազի ջերմաստիճանն իր տարբերությամբ

պետությունները։

Սարքավորումներ՝ սկուտեղ, խողովակ՝ երկու ծորակով բաք,

ջերմաչափ, կալորիմետր, չափիչ ժապավեն:

Ուսումնասիրության առարկան խողովակի օդն է.

տանկ. Սկզբնական վիճակում դրա ծավալը որոշվում է

խողովակի ներքին խոռոչի երկարությունը. Խողովակը կծիկ առ կծիկ տեղադրվում է կալորիմետրի մեջ, վերին փականը բաց է։ Կալորիմետրի մեջ լցնում են 55 0 - 60 0 C ջուր։Դիտվում է փուչիկների առաջացում։ Դրանք կձևավորվեն այնքան ժամանակ, մինչև խողովակի ջրի և օդի ջերմաստիճանը հավասարվի: Ջերմաստիճանը չափվում է լաբորատոր ջերմաչափով։ Օդը տեղափոխվում է երկրորդ վիճակ՝ կալորիմետրի մեջ սառը ջուր լցնելով։ Ջերմային հավասարակշռության հաստատումից հետո ջրի ջերմաստիճանը չափվում է: Երկրորդ վիճակում ծավալը չափվում է խողովակի երկարությամբ (սկզբնական երկարությունը հանած մուտքային ջրի երկարությունը):

Իմանալով օդի պարամետրերը երկու վիճակներում, կապ է հաստատվում դրա ծավալի փոփոխության և մշտական ​​ճնշման տակ ջերմաստիճանի փոփոխության միջև:

Դաս - սեմինար «Մակերեւութային լարվածության գործակիցի չափում.

Նպատակը. մշակել մակերևութային լարվածության գործակիցը որոշելու մեթոդներից մեկը:

Սարքավորումներ՝ կշեռք, սկուտեղ, ապակի, ջրով կաթոցիկ:

Հետազոտության առարկան ջուրն է։ Կշեռքները բերվում են աշխատանքային դիրքի, հավասարակշռված։ Դրանք օգտագործվում են ապակու զանգվածը որոշելու համար։ Մոխրամանից բաժակի մեջ մոտավորապես 60-70 կաթիլ ջուր է կաթում: Որոշեք մեկ բաժակ ջրի զանգվածը։ Զանգվածային տարբերությունն օգտագործվում է բաժակի ջրի զանգվածը որոշելու համար։ Իմանալով կաթիլների քանակը՝ կարող եք որոշել մեկ կաթիլի զանգվածը։ Նրա պարկուճի վրա նշված է կաթիլային անցքի տրամագիծը։ Բանաձևը հաշվարկում է ջրի մակերևութային լարվածության գործակիցը. Ստացված արդյունքը համեմատեք աղյուսակի արժեքի հետ։

Ուժեղ ուսանողների համար կարող եք առաջարկել լրացուցիչ փորձեր անցկացնել բուսական յուղով։