Пәннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Физикадағы компьютерлік әдістер» «5В011000 – Физика» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

Жоспар:

1. 
   Компьютерді пайдаланып есеп шығару кезеңдері
   
2. 
   Физика есептерінің топтастырылуы және оларды компьютерде шығару
   

Физика сабақтарында оқушыларды компьютерлік техникаға қатыстырудың әртүрлі тәсілдерін қолдануға болады. Олардың бірі – компьютердің көмегімен физикалық есептерді шығару.

Жалпыға бірдей білім беретін мектеп жүйесіндегі физика курсында есептерді шығару сабақтары оқу процесінде маңызды орын алады.

Есеп шығару – оқушылардың ой-өрісін дамытудың негізгі құралы, алған теориялық білімді іс жүзінде қолданудың жолы. Олар физикалық құбылыстар мен заңдарды тереңірек және берік меңгеруге, логикалық ойлаудың дамуына, игерген білім негіздерін өзара байланыстырып қолданабілуге үйретеді. Есеп шығару барысында кейде физикалық жаңа ұғымдар формулаларды алғашқы рет енгізуге, оқушыларға оқып үйренілетін заңдылықтарды алдын-ала түсіндіруге, жаңа оқу материалының мазмұнымен алдын-ала таныстыруға болады.

Оқу процесінде, физикалық есептер онша үлкен қиындықтар тудырмайды, ол жалпы алғанда логикалық тұжырымның көмегі арқылы физиканың заңдары мен әдістері негізінде математикалық есептеулер мен эксперименттердің көмегімен шығарылады.

Есептерді шығару көптеген мақсаттарды көздейді: физикалық құбылыстардың мазмұнын түсінуге, ұғымдарды қалыптастыруға, оқушылардың шығармашылық ойлауын дамыту және оларға өз біліміндерін іс жүзінде қолдана білуге үйрету, оқушыларды тәрбиелеу, білімін, дағдылары мен іскерліктерін қадағалау және есепке алу.

Осы маңызды мақсаттарға қол жеткізу үшін есептің шартын терең түсіну қажет, оған жетудің тиімді жолдарының бірі – есеп шығаруда компьютерді пайдалану.

Оқыту барысында ЭЕМ физика мұғаліміне физикалық есептеу экспериментіне жиірек сүйенуге, қандай да бір физикалық шамалардың арасындағы байланысты көрнекі түрде көрсетуге, оқытудың қолданбалы бағытталуын күшейтуге себептестігін физика-техникалық мазмұндағы есептерді тереңірек зерделеуге мүмкіндік береді. Машиналы графиканы пайдалана отырып, экранда суреті көрсетілген бағдарлама жазуға, сондай-ақ қозғалысқа келтіруге болады. ЭЕМ-нің бұл мүмкіндігі көзге байқалмайтын кейбір физикалық процестерді демонстрациялап көрсетуге пайдаланылады. Атап айтқанда, альфа бөлшектердің шашырауы, тізбекті реакция және т.б.

ЭЕМ-мен жұмыс істеуге бағытталған есептердің оқу материалына, ең алдымен, белгілі бір психология-педагогикалық және дидактикалық талаптар қойылуы тиіс. Міндетті түрде оқушылардың осы кезеңге дейін меңгерген білімдеріне сүйену қажет (бірінші кезекте информатикадан, математикадан, физикадан).

Жалпы алғанда ЭЕМ-ді мүмкіндігінше тек қажетті кезде ғана пайдалану керек. Физика есептерін шығаруда10-20%-не ғана ЭЕМ-ді тиімді пайдалануға болады. Ондай есептерге төмендегілер жатады:

Бұндай есептерде әртүрлі сандық әдістерді пайдалануға тура келеді. Әдетте, сандық әдістердің көбі бірнеше рет қайталап есептеуді талап етеді.

Таңдалынып алынатын есептер ЭЕМ-нің көмегімен шығару тиімді екенін көрсете алатындай болуы керек. Олардың ішінде техникалық обьектінің немесе нақты физикалық моделді есептеуге мүмкіндік беретін есептердің болғаны дұрыс.

Есептерді іріктеу кезінде төмендегі талаптарды ескерген орынды:

-есеп тек ЭЕМ-нің көмегімен шығарылады немесе шешілуі өте қиын;

-ЭЕМ-ді қолданғанда есеп тез шығарылады және сәйкес бағдарламаны құру көп уақытты талап етпейді;

-есептер оқушылардың логикалы ойлауын дамытатындай, оларға сабақ болатындай мағыналы болуы тиіс.

Компьютерді пайдаланып есеп шығару процесін шарты түрде бірнеше кезеңдерге бөлуге болады:

Әртүрлі есептердің қиындықтарына қарай бұл кезеңдер әртүрлі қолдануы мүмкін. Кейбір жағдайларда жекелеген кезеңдердің орындалуы өте қрапайым болып келсе олар байқалмай кетуі мүмкін.

Шығарылу жолы қиын және күрделі болса, ондай есептердің алгоритмін түзіп, бағдарламасын құрып ЭЕМ арқылы шешу тиімді. Ол үшін есеп бірнеше бөліктерге бөлініп, олардың қандай тізбекпен шешілетіндігі анықталады. Яғни, бірнеше кезең есептің қойылуы. Бұл кезең есептің шартары мен алынатын нәтижелерін ажыратып көрсетуге арналады. Екінші кезеңде, формула түрінде жазылатын оның математикалық моделі жасалады. Есеп шығаруда математикалдық моделді құру үшін алдымен:

-математикалық модель негізделетін болжамды бөліп алу;

-алғашқы мәліметтер мен нәтижені анықтап алу;

-алғашқы мен нәтижені байланыстыратын математикалық қатынастарды (формула, теңдеу, теңсіздік және т.б.) жазу қажет.

ЭЕМ-де қажетті есептеуді жүргізіп, жауабын беру үшін оған қажетті нұсқаулар мен әрекетер тізбегін беру қажет. Мұндай нұсқау есепті шешу алгоритмі деп аталады. Алгоритм құру – ЭЕМ-мен есеп шығарудың үшінші кезеңі болып табылады. Бұл процесс арқылы математикалық моделдің жәрдемімен есептің жауабы табылатын тәсілдер тағайындалады. Ол үшін, алгоритм ЭЕМ-ге түсінікті арнайы тілде, яғни қандай да бір бағдарламалау тілінде жазылуы тиіс. Бағдарламалау тілінде жазылған алгоритм бағдарлама деп аталады. Төртінші кезең – бағдарламалау процесі. Бұл кезде блок-схема құрылады және бағдарлама ЭЕМ тілінде жазылатын болады. Бесінші кезең – ЭЕМ тапсырма алғаннан кейін есепті автоматты түрде өзі шешеді.

Орта мектепте пайдалануға берілген барлық есептерді әртүрлі негізде топтастыруға болады.

Дидактикалық мақсатта есептер мынадай түрге бөлінеді:

а)жәй есептер, өтілген анықтамаларды бекітуге арналған, формулалардың мәнін, заңдарды түсіндіретін, дайын формула арқылы кейбір өлшемдерді табуға арналған жаттығу есептері;

б)күрделі есептер, белгілі бір физикалық жағдайдың таладауын талап ететін, берілген есепте қандай физикалық заңдылық құбылысты сипаттайтынын түсіне отырып өтіп кеткен тақырыпты қодана білу және т.б.. Мұндай есептер көбінесе ек қана есте сақтауға ғана емес, сондай-ақ тиімді түрде ойлауға – олар оқушылардан алған білімдерін өз беттерінше берілген есеп шартына қарай қайта өңдеуін талап етеді. Бұл есептер білімді, іскерлдікті тереңірек меңгеруге және оларды қолдана білуге жәрдемдеседі;

в)есеп шарты оқулықта берілгеніне қарағанда онша таныс емес немесе сабақта шығарған есептерге ұқсастығы аз, есепті шығару кезінде білімді қолдану аумағынан екінші бір аумақта қолдана білу талап етілетін: механика заңдарын, электродинамикада электр немесе магнит өрісінде зарядталған бөлшектің қозғалысын есептеуге;

г)оқушыладың жаңа білім алуы үшін пайдаланылатын есептер болып келеді. Оларды шығару процесінде оқушылар есепті қайта құру жолымен оны қайта өзгертетін проблемалы жағдайда болады.

Физикалық есептер зерттеу сипаттары мен әдістеріне байланысты физиканы оқыту әдістемесінде сапалық және сандық есептер болып бөлінеді.

Бірнеше мысалдар қарастырайық. Есептің алгоритмі ЭЕМ-гн түсінікті тіл – Visual Basic бағдарламалау тілінде жазылды.

1.Сандық есептер. Септердің бұл түрі математикалық есептеуді қажет етеді. Дұрыс іріктеп алынған жағдайда мұндай есептер оқушылардың бойында ұтымды білімнің қалыптасуына ықпалын тигізеді.

Шығарылу тәсіліне қарай андық есептер: ауызша, эксперменталдық, есептеу және графикалық болып бөлінеді.

Private Sub Command 1-Click()

R=0.01097373

For N=1 To 4

Print «N=»; N

For M=N+1 To N+6

X=R*(1/(N^2)-1/(M^2))

Print Tab(5); «M=»; M; «L=»; 1/X

Next N