close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Моделирование

код для вставкиСкачать

Содержание.
стр
Введение 3
Теоретическая часть 4
Практическая часть 6
Заключение 7
Литература 8
Приложение
Введение.
В наше время практически в каждом доме есть персональный компьютер - стационарный или ноутбук, а наиболее "продвинутые" пользуются компактными персональными компьютерами - планшетниками, смартфонами и другими миникомпьютерами.
Современные дети легко осваивают компьютерные устройства и с малых лет становятся активными и уверенными пользователями. Многим из них скучно сидеть на уроке - лекции, слушать преподавателя и отвечать на вопросы. Такие обучающиеся активней на тех занятиях, где применяются передовые информационные технологии.
Поэтому необходима новая модель обучения. Информационные технологии облегчают доступ к информации и позволяют индивидуализировать и дифференцировать учебную деятельность.
При изучении физических величин и явлений в большинстве случаев необходимо представить "картинку" изучаемого процесса. Не у всех студентов хорошо развито пространственное воображение, поэтому возникают затруднения в изучении материала. Имея необходимую компьютерную технику можно смоделировать практически любой физический процесс.
Цель: способствование пониманию механизмов протекания физических процессов и явлений. Задачами самостоятельной экспериментальной деятельности является:
•Анализ физических процессов и явлений; •Описание результатов наблюдений; •Выдвижение гипотез; •Интерпретирование результатов экспериментов; •Обсуждение результатов эксперимента, участие в дискуссии.
Обоснование модели.
Учебный физический эксперимент является неотъемлемой, органической частью курса физики. Сочетание теоретического материала и экспериментальной деятельности дает, как показывает практика, самый лучший результат в обучении. Постановка опытов и наблюдений достаточно значима для ознакомления с принципами экспериментального метода, с его ролью в научных исследованиях по предмету, а так же в формировании умений самостоятельного приобретения и применения знаний. Сформированные умения в ходе проведения экспериментов являются важным аспектом для положительной мотивации на исследовательскую деятельность.
Любой эксперимент, производимый для выявления закономерностей конкретного явления или для проверки правильности теоретических результатов проведенного опыта, представляет собою моделирование(объектом эксперимента является конкретная модель, со своими физическими свойствами). К моделированию прибегают потому, что различные натурные испытания очень трудно или вообще невозможно осуществить в условиях образовательного учреждения, когда слишком велики (малы) размеры объекта или значения других его характеристик (давления, температуры, скорости протекания процесса и т. п.) [1].
Моделирование - исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя [2].
Процесс моделирования включает три элемента:
•субъект (исследователь),
•объект исследования,
•модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.
Физическое моделирование - метод экспериментального изучения различных физических явлений, основанный на их физическом подобии. Метод применяется при следующих условиях [2]:
•Исчерпывающе точного математического описания явления на данном уровне развития науки не существует, или такое описание слишком громоздко и требует для расчётов большого объёма исходных данных, получение которых затруднительно.
•Воспроизведение исследуемого физического явления в целях эксперимента в реальных масштабах невозможно, нежелательно или слишком дорогостояще (например, цунами).
Метод состоит в создании виртуальной физической модели в уменьшенных масштабах, и проведении экспериментов на этой модели. Выводы и данные, полученные в этих экспериментах, распространяются затем на процессы в реальных масштабах.
Метод может дать надёжные результаты, лишь в случае соблюдения физического подобия реального явления и модели. Подобие достигается за счёт равенства для модели и реального явления значений критериев подобия - безразмерных чисел, зависящих от физических (в том числе геометрических) параметров, характеризующих явление. Экспериментальные данные, полученные методом физического моделирования, распространяются на реальное явление также с учётом критериев подобия.
В широком смысле, любой лабораторный физический эксперимент является моделированием, поскольку в эксперименте наблюдается конкретный случай явления в частных условиях, а требуется получить общие закономерности для всего класса подобных явлений в широком диапазоне условий. Искусство экспериментатора заключается в достижении физического подобия между явлением, наблюдаемым в лабораторных условиях и всем классом изучаемых явлений [2]. Практическая часть.
При изучении физических процессов в профессиональных общеобразовательных учреждениях применяют лабораторные и практические работы. В них наглядным способом и методом эксперимента проверяются или доказываются различные физические законы, изучаются физические свойства величин и протекание физических процессов. Учитывая многообразие физических явлений и ограниченное количество часов на практику по физике, мы пришли к выводу: физические процессы и явления были бы понятнее и доступнее для изучения, если появилась бы возможность их моделирования.
В образовательном учреждение инженерно - педагогический состав при проведении занятий использует различные информационные технологии: электронные пособия и учебники, дистанционный метод обучения, интерактивные уроки, виртуальные лабораторно - практические работы. Это позволило спроектировать модели некоторых физических процессов.
В начале работы мы рассмотрели: движение по наклонной плоскости, баллистическое движение, систему блоков, гармонические колебания.
Для каждого из названных процессов с помощью языка программирования Object Pascal в среде программирования Delphi была написана программа, в соответствии с физическими законами этих процессов. (файл Моделирование.exe)
Рассматривая модель движения по наклонной плоскости можно визуально определить, как изменяется расстояние, которое проходит тело (шар или куб), в зависимости от угла наклона и коэффициента трения. При использовании модели баллистического движения расстояние, которое пролетает снаряд, изменяется в зависимости начальной скорости, сообщенной снаряду и угла наклона пушки. С помощью этой модели легко сделать схематический чертеж к задаче по этой теме.
Моделирование системы блоков позволяет рассмотреть как зависит ускорение от разности масс тел, подвешенных на блоке.
Гармоническое колебание нитяного и пружинного маятника, рассмотренное в модели предполагает изучение колебаний тела в различных средах (на Земле, на Марсе, на Луне), в зависимости от жесткости пружины, длины нити и массы тела.
В данном проекте программа не позволяет делать количественные расчеты (не отображает скорость, координаты тел и т.д.), имеется возможность визуального отображение численных характеристик. В дальнейшее планируем дополнить программу соответствующими функциями и приблизить виртуальную модель к реальной, то есть добавить сопротивление воздуха, трение в блоках и др.
Заключение.
Вполне реально, что в будущем образование откажется от бумажных носителей информации. Но суть образовательного процесса не изменится. Опыт передается от человека к человеку. Изучая результаты лабораторно - практических работ студентов второго курса горного отделения ГОУ СПО "КИТ" мы пришли к выводу, что внедрение моделирования физических явлений в процесс обучения дает свои положительные результаты. Так в группе №226 качественная успеваемость по итогам выполненных работ с помощью разработанных нами моделей возросла с 47% до 69%, в группе №227 - с 43% до 61%. Это указывает на эффективность применения моделирования. Мы будем продолжать работу и разработаем модели, по возможности, на все, изучаемые в курсе физики, процессы и явления. Мы думаем, что моделирование позволяет более подробно изучить физические процессы, провести численные эксперименты с различными параметрами модели, найти физические зависимости.
Сейчас трудно указать область человеческой деятельности, где не применялось бы моделирование. Разработаны, например, модели производства автомобилей, выращивания пшеницы, функционирования отдельных органов человека, жизнедеятельности Азовского моря, последствий атомной войны. В перспективе для каждой системы могут быть созданы свои модели, перед реализацией каждого технического или организационного проекта должно проводиться моделирование [2]. Поэтому внедрение моделирования в образовательный процесс - одно из важнейших направлений, которое нужно исследовать и развивать.
Литература.
1. URL: http://www.matburo.ru/articles_sub.php?p=art1
2. Моделирование http://ru.wikipedia.org/Моделирование_статья
3. Рабочая программа дисциплины "Компьютерное моделирование физических явлений" КемГУ. Кемерово, 2012.
4. Бобровский, С.И. Delphi 7. Учебный курс - СПб.: Питер, 2007. - 736 с.: ил.
5. Поган, А.М. Delphi. Руководство программиста / А.М. Поган. - М.: Эксмо, 2006. - 480с.: ил. - (Мастер - класс)
6. Ревич, Ю.В. Нестандартные приемы программирования на Delphi. - СПБ.: БХВ - Петербург, 2005. - 560с.: ил.
7. Гулд, Х., Тобочник, Я. Компьютерное моделирование в физике В 2-х частях - М.: Мир, 1990г - 167с.
8. Мякишев, Г.Я., Буховцев, Б.Б. Физика 10-11кл. / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. - 12-е изд. - М.: Просвещение, 2012. - 742с.
9. Журавлева, Л.В. Механическое движение и способы его описания. Учебно - методическое пособие [Электронный ресурс] / Л.В. Журавлева; ВПО "Кемеровский университет" - 2009г 1
Автор
Orel.sa
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
207
Размер файла
203 Кб
Теги
моделирование
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа