Глава M. Методика

M.3. Методика работы с компьютерным курсом

M.3.7.4. Примеры заданий проблемного и исследовательского характера

Некоторые модели компьютерного курса «Открытая Физика» позволяют предложить учащимся наиболее интересные, с нашей точки зрения, задания – это задания проблемного и исследовательского характера. В разделе механика к таким моделям можно отнести компьютерные модели «Движение тела, брошенного под углом к горизонту» и «Упругие и неупругие соударения».

Рассмотрим использование проблемных заданий на уроке на примере модели «Движение тела, брошенного под углом к горизонту». При изучении движения тела, брошенного горизонтально, можно предложить учащимся следующий вопрос: два тела падают с одной и той же высоты, причём первое тело падает без начальной скорости, а второе – с начальной скоростью, направленной горизонтально; какое тело упадёт на землю раньше? Наверняка в классе найдутся ребята, которые считают, что первое тело упадёт раньше. Вот здесь то и пригодится компьютерный эксперимент.

Изучение движения тела, брошенного под углом к горизонту можно начать со следующих вопросов:

• Как изменится дальность полёта горизонтально брошенного тела при увеличении его начальной скорости в 2 раза?
  Как правило, большинство учащихся правильно отвечают на такой вопрос. Здесь уместно показать соответствующий компьютерный эксперимент.
• А как изменится дальность полёта тела, брошенного под углом к горизонту, при увеличении его начальной скорости в 2 раза?
  Обычно значительное число учащихся предлагают тот же ответ, что и в предыдущем случае, то есть говорят, что дальность увеличится в 2 раза. В этом случае компьютерный эксперимент показывает, что такой ответ является неправильным (дальность полёта увеличивается в 4 раза), то есть налицо проблемная ситуация, в причинах которой можно предложить учащимся разобраться самостоятельно, если урок проходит в компьютерном классе. Если некоторые учащиеся затрудняются в определении причины увеличения дальности полёта в 4 раза, то, чтобы избежать затягивания урока, можно обратить их внимание на увеличение времени движения тела.
• При каком угле бросания дальность полёта тела максимальна? Этот вопрос можно рассматривать как исследовательское задание.

Возможно, в классах со слабой математической подготовкой или в гуманитарных классах таким экспериментальным рассмотрением данной темы можно и ограничиться, так как вывод соответствующих математических формул для учащихся таких классов всё равно слишком сложен и ничего кроме скуки обычно не вызывает.

В классах с хорошей математической подготовкой, после описанных экспериментов, вывод формул воспринимается учащимися более заинтересованно и с более глубоким пониманием сути явления. Кроме того, наиболее сильным учащимся можно предложить самостоятельно исследовать случай бросания тела под углом к горизонту с некоторой высоты. Можно также предложить им вывести формулы для расчёта времени полёта, максимальной высоты и дальности полёта тела для указанного случая и проверить эти формулы экспериментально при решении соответствующих задач. В данном случае компьютерная модель придаёт работе по выводу формул и их проверке характер исследования и делает эту работу более привлекательной.

Таким образом, мы перешли к рассмотрению исследовательских заданий. Ряд таких заданий позволяет сформулировать и компьютерная модель «Упругие и неупругие соударения», например:

• Проведите необходимые компьютерные эксперименты и определите: при каком соотношении масс тележек относительные потери механической энергии при неупругом соударении максимальны. Как должны быть направлены скорости тележек.
• Проведите необходимые компьютерные эксперименты и определите: при каком соотношении масс тележек относительные потери механической энергии при неупругом соударении минимальны. Рассмотрите следующие случаи: а) одна из тележек до соударения покоится; б) тележки движутся навстречу друг другу; в) одна тележка догоняет другую.
• Возможно ли, чтобы в результате упругого соударения одна из тележек остановилась. Если да, то при каком условии?

В качестве примера исследовательского задания из раздела термодинамика можно привести следующее задание: найдите максимальное число отличий адиабатного процесса от изотермического. Для выполнения данного задания имеет смысл порекомендовать учащимся открыть окна соответствующих компьютерных моделей одновременно и расположить их на экране таким образом, чтобы они не перекрывали друг друга. При этом работа с указанными моделями является наиболее наглядной и эффективной.

Отметим, что задания проблемного и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. Можно сказать, что в таких случаях использование компьютерных моделей наиболее оправдано.