Гибкие навыки на уроках физики

09.08.2020

0 17 3 minutes read

Предлагаю обратить внимание на компьютерные программы, которые помогут в развитии «гибких навыков», как у педагогов, так и у учеников. ElectroM и Electronics Workbench я выбрала эмпирическим методом за удобство и использую при проведении уроков по теме «Электродинамика». Кроме того они обеспечивает ту самую метапредметность из ФГОС: получение универсального знания, не привязанного к отдельным предметам.

Перевернутый учитель

ElectroM можно скачать с сайта электрика Александра Семака, где подробно описано, как ее установить и настроить. Программа простая, с небольшим выбором приборов, но ее хватит, чтобы составить простые электрические схемы в 8 или 10 классе. Есть возможность изменять некоторые параметры приборов, например, внутреннее сопротивление или ЭДС.

В 3D режиме можно развернуть стол нажатием клавиш «1» и «3», приблизить/отдалить (5/2), изменить угол зрения (7,9), центрировать (8). Чтобы замкнуть ключ необходимо нажать «пробел», при этом лампа загорится, а приборы покажут значения.

Использую ElectroM непосредственно на уроке, предлагая нескольким группам учеников решить задачи со смешанным соединением, ведь на одном экране можно составить несколько схем. Или предлагаю дома составить схему каждому ученику, чтобы потом решить эти задачи в классе. Можно этим и старшие классы озадачить, чтобы они постарались составить задачи для 8-9 классов.

Мой любимый вариант «перевёрнутый учитель». Старшеклассники помогают выполнять лабораторные работы ученикам из среднего звена, которые составляют цепь на партах по той схеме, которую выводят на экране. Это очень помогает разнообразить достаточно утомительный процесс подготовки к экзаменам.

Идеальная схема

А теперь рассмотрим многофункциональную программу Electronics Workbench. Программа впервые была выпущена в 1995 году компанией Interactive Image Technologies (Канада) как симулятор электронных цепей, а сейчас называется NI Multisim.

Конкретный пример рассмотрю в Electronics Workbench v5.12, т.к. даже данной версии будет достаточно для школьного уровня. Интерфейс программы будет интуитивно понятен физикам, а при наведении на панель высвечивается название, и если возникают сложности с переводом, всегда можно воспользоваться google-переводчиком. Здесь есть практически всё. Вы только посмотрите на небольшую часть приборов, которые можно будет включить в схему!

С помощью этой программы ребята проводят домашние лабораторные работы, например, «Измерение индуктивного сопротивления катушки» и «Измерение силы тока в цепи переменного тока с конденсатором». Несмотря на то, что есть возможность скачать русифицированную версию, показываю ученикам выполнение работ в программе без русификатора, ее проще найти. Видеоинструкция есть на Youtube, например, на канале Паяльник TV.

Кратко разберём выполнение лабораторной работы «Измерение силы тока в цепи переменного тока с конденсатором», целью которой является сравнение расчётного и экспериментального значения силы тока в цепи переменного тока с конденсатором.

Сначала собираем схему, которая представлена в учебнике «Физика. 11 класс» под редакцией А.А. Пинского, О.Ф. Кабардина.

Для этого на свободное поле переносим AC voltage source (вкладка sources), voltmeter и ammeter (Indicators), capacitor (Basic). Чтобы соединить один элемент с другим, подведите курсор к выводу этого прибора, появится чёрная точка. Нажмите на точку и тяните линию до следующего прибора, на котором чёрная точка появится автоматически. Для создания узла используем дополнительную точку connector (Basic) Если необходимо повернуть прибор, нажимаем правой кнопкой мыши на приборе и выбираем rotate. Значения на приборах выставляются автоматически.

Теперь нужно поменять значения нажатием правой кнопки на прибор и выбрав необходимые значения (components properties). Выставляем значение электроёмкости конденсатора 4 мкФ. Не забываем поменять у вольтметра и амперметра DC (direct current, постоянный ток) на АС (alternating current, переменный ток), а на источнике тока выставить напряжение 230 V и частоту 50 Гц. Почему 230 В? Потому что согласно п.3 ГОСТ 29322-2014 сетевое напряжение должно составлять 230 В при частоте 50 Гц. Осталось запустить нашу схему, нажав на кнопку включения в правом верхнем углу.

Далее ученики заносят данные к себе в тетрадь и производят вычисление ёмкостного сопротивления и силы тока по формулам:

Осталось сравнить значение силы тока, которое было получено косвенным способом I1и экспериментально полученным I2. Чтобы ученики не списали решение друг у друга, заранее составила таблицу ёмкостей и напряжений. Проверяла решения в приложении Photomath, в котором можно сохранить шаблон, и впоследствии только подставлять значения.

Схема работы с данной программой такая же, как и с ElectroM. Можно давать задания на уроке, или дать задание составить задачи. А можно вместо контрольной работы устроить зачёт: ученики сами составляют лабораторную работу с определёнными вычислениями, и сами их производят! Отличная проверка знаний приборов, составления схем, применения формул.

И про гибкие навыки…

Мы рассмотрели две программы, но остался открытым вопрос. Какие же гибкие навыки мы развиваем с их помощью? Социальные, волевые и лидерские компетенции: упорство и ответственность при выполнении заданий, грамотная устная речь при защите проекта, тайм-менеджмент при решении задач на время, а работая в группах – коммуникативность и коммуникабельность, умение принимать критику и решать конфликты.

Вообще разговор не только про обучение физике, но и про освоение нового материала – программы, которую ученики увидели впервые. Анализ возможностей компьютерной программы помогает выявить недостаточность знаний по теме и восполнить пробелы,продемонстрировать критический анализ информации в проверке решения задачи. Ну и как не упомянуть креативность, которая так ярко проявляется при выполнении домашнего задания.

Напоследок посоветую ещё несколько программ и сайтов, которые использую при подготовке к урокам, связанным с электричеством: