Учебные физические задачи и компьютерное моделирование

Учебные физические задачи и компьютерное моделирование Развития модельного подхода к генезису понятие учебной физической задачи способствовало становление информатики и внедрения вычислительной техники в учебный процесс. Это позволило обратить внимание на тот факт, что в существующих сборниках для средней школы и по общей физике задачи подобраны так, чтобы их решение можно было найти аналитическим путем, то есть путем использования знаковых моделей в виде определенных формул или их комбинаций. Формулы для вычислений предлагаются достаточно просты. И хотя такие задачи, без сомнения, являются необходимыми и полезными в обучении физики, особенно за курс средней школы, однако, как отмечает Е. В.Бурсиан, в реальной жизни, на производстве мы встречаемся и с такими задачами, аналитическим путем НЕ развязку "связываются, или решаются очень сложно. Практически ни одна реальная задача, даже на динамику равномерного движения с трением не может быть решена аналитически (по исключением очень медленных движений, когда сила вязкого трения пропорциональна первой степени скорости) (2, 3). Нужно отметить, что в приведенных примерах аналитическая решая идеальная модель перестает устраивать потребности «решателя» по результату. Ей на смену должна прийти более точная, более адекватная математическая модель, с привлечением численных методов, вычислительной техники и т. п. (Компьютеризированный способ развязку, с помощью ЭВМ). По этому поводу большинство школьных задач в учебниках и сборниках может считаться «неправильными» или «слишком грубыми» с точки зрения вычислительной математики. Однако в обучении решению задач даже по общей физике важно именно осознание динамического изменения решающих моделей в зависимости от актуальной потребности. "Решение большинства физических задач не требует программирования. Более того, важное значение при изучении физики имеют качественные задачи, где вообще никакие вычисления не нужны, а также задачи, где требуется оценка какой-либо величины с точностью до порядка. Умная доля задач с применением ОТ, видимо, близка к 10 ... 20% от общего количества задач "(Там же, 4). Существенным и важным на наш взгляд является то, что использование готовых моделей в обучении физики в школе не полностью реализует метод моделирования. Только когда ученик сам может строить или осознанно находить разнообразные модели, можно говорить о достижении цели обучения моделированию. Да, в последнем российском издании педагогической энциклопедии моделирования рассматривается в двух аспектах: как содержание, которое ученики должны усвоить, и как учебную действие, средство, без которого становится невозможным полноценное обучение. Моделирование является методом исследования объектов на их моделях-аналогах и единовременно — построением и изучением моделей реально существующих предметов и явлений, конструируемых объектов (4, 580-581). Итак, моделирование в процессе рассмотрения НФЗ должно быть представлено всеми своими сторонами, не только как метод исследования реально существующих физических объектов и явлений на их моделях-аналогах (сформулированных, готовых, «внешних» для субъектов ' объекта обучения задачах как знаковых моделей), но однократно и построением и изучением таких моделей (самостоятельным составлением, постановкой, формулировкой «внутренних» для субъекта обучения физических задач). Таким образом, модельное представление учебных физических задач в средней школе позволяет а) показать познаваемость окружающего реального мира, постепенное приближение к истине путем динамической целенаправленного изменения модельных представлений и моделей, лежащих в основе задач; б) актуализировать в практике обучения решению и составлению задач гносеологический цикл познания; в) показать диалектическую ограниченность моделей-гипотез и наших образных представлений о физических явлениях и объектах конкретного интерпретации рассматриваемой задачи; г) создать возможность на примере решения НФЗ актуализации и изучения не только определенной системы физических понятий и законов, но и в полном объеме элементов и структуры физических теорий в их генезисе; д) использовать модельные конструкты не только на стадии статического описания задачи, но и на стадии ее динамического преобразования в ходе постановки задачи и ее подзадач и последующего решения в виде цепочки мыслительных моделей. Модели и процесс их построения (моделирования) является одновременно и средством наглядности, осознание задачи и методом ее постановки (сборки) и развязку; е) рассмотреть различные варианты генетического определения понятия НФЗ в учении, в онтогенезе. Очень часто упрощенные условия и ограничения формулируются в самой задачи, но иногда они присутствуют в задачи в скрытом или неявном виде. Например (№ 213 из школьного сборника (5)) * Найти высоту подъема и дальность полета сигнальной ракеты, выпущенной со скоростью 40 м / с под углом 60 ° к горизонту. (В примечании к пункту школьного сборника дополнительно читаем: "При решении задач этого параграфа сопротивлением воздуха пренебречь. Дальность полета отчислять в горизонтальном направлении "). Эта задача уже использует готовые идеализации, одна из них, накладывает условие пренебрежение сопротивлением воздуха, упрощает решение, но достаточно многие другие только подразумеваются. Перечислим лишь некоторые из них: ускорение свободного падения во всех точках траектории ракеты считается постоянным g = 9,8 м / с2 = const; ускорение свободного падения на Земле не зависит от географических координат и высоты над уровнем моря места происшествия; ракетница и ракета принимаются за материальную точку; не учитывается вращения Земли вокруг собственной оси; не учитывается движение Земли вокруг Солнца и т. д.

Обсуждение закрыто.