Использование компьютера для лекционных демонстраций по физике

Новые образовательные системы и технологии обучения в вузе. Сборник научных трудов. Вып. 5. Ч. 2. РПК «Политехник». Волгоград 1999. С. 57-59.

Использование компьютера для лекционных демонстраций по физике.

В.Н. Нестеров

q Список научно-методических публикаций.

Известно, что демонстрации являются неотъемлемой, органической частью лекции. В методическом отношение демонстрации делают всякое явление более явным для слушателей, чем при словесном его описании, и содействует более легкому усвоению и запоминанию факторов [1].

Традиционно для демонстраций используют разнообразные физические приборы и установки [1].С развитием компьютерной технике и мультимедийного обеспечения появилась реальная альтернатива – использование компьютеров для лекционных демонстраций.

В каком же случае компьютерная технология более предпочтительна, чем использование физических приборов и установок в лекционных демонстрациях?

Использование компьютеров предпочтительней (или является единственным) в следующих случаях:

1. Когда рассматриваемое физическое явление слишком скоротечно (например, возникновение ударной волны при полете пули) или наоборот слишком долговременно (например, процесс роста кристалла) для непосредственной демонстраций на лекции.

2. Когда пространственные масштабы явления слишком малы или слишком большие для непосредственной демонстрации в лекционной аудитории.

3. Когда физическое явление не наблюдаемо в принципе (например, тунелирование микрочастицы).

4. Когда компьютерная демонстрация более выгодна в экономическом смысле, что особенно существенно при нынешнем положение финансирования высшей школы. Так, например, типовой комплект оборудования для лекционных демонстраций по физическим основам механики оценивается производителями 14491 $, в то время как хороший компьютер (пригодный для лекционных демонстраций) стоит около 1000 $, при этом, естественно компьютер может быть использован не только для демонстраций по механике, но и по другим разделам физики.

Из методов создания компьютерных демонстраций можно выделить два:

1. Моделирование физических процессов с помощью программирования.

2. Создание компьютерных видеоклипов с помощью сопряженной с компьютером видеокамеры.

При моделировании физических процессов с помощью программирования обычно используются традиционные языки программирования (Delphi, Visual Basic), при этом делается упор на мультипликационное представление физических явлений. Альтернативой этому может служить разработка демонстраций сделанных в виде анимационных графиков на Mathcad [2] (бегущая синусоидальная волна, распространение синусоидальной волны с учетом диссипации энергии волны, стоячая волна).

Во-первых, такие разработки более просты, чем аналогичные выполненные на Delphi или Visual Basic.

Во-вторых, что особенно важно, анимационные графики являются естественным мостиком между лекционными демонстрациями, в традиционном смысле этого слова, и простыми графиками, столь изобилующими в лекциях по физике. Тем самым такие демонстрации способствуют снятию чувства страха студентов перед сложными зависимостями между физическим величинами. А совместная демонстрация уравнений, на основе которых был получен анимационный график, способствует созданию целостной картины рассматриваемого физического явления в сознании студентов.

Комментарии, данные на лекции, о том, как был получен тот или иной анимационный график, позволит студентам познакомится с элементами компьютерного моделирования в физике. Что особенно актуально, в связи с тем, что большинство реальных задач встречающихся в физике и технических ее приложениях не могут быть решены в аналитическом виде.

При создание компьютерных видео клипов с помощью видеокамеры могут быть использованы уникальные научные приборы и оборудования с проведением оригинальных научных экспериментов, что позволяет приобщить студентов к передовым исследованиям в науке.

Для лекционных демонстраций, также могут быть использованы готовые видеоклипы на CD – дисках, имеющиеся в свободной продаже, информация из Internet .

Для компьютерных лекционных демонстраций должен использоваться компьютеры достаточно высокого класса:

1. Размер монитора для демонстраций в больших аудиториях: не менее 15’ дюймов – для демонстрации типа анимационных графиков, не менее 21’ дюйм – для компьютерных видеоклипов.

2. Процессор Pentium 200 Мгц.

3. Видеокарта с видеопамятью не менее 4 МВ.

4. Винчестер емкостью не менее 2 ГВ (желательно 4 ГВ).

5. Оперативная память – не менее 64 МВ.

6. Видеокамера - наиболее оптимальной для этих целей является цифровая видеокамера.

При всех этих требованиях компьютер для лекционных демонстраций будет стоить около 1000 $.

Компьютерные лекционные демонстрации, изданные в виде дискеток и CD – дисков, могут быть использованы не только в лекционных занятиях, но и как дополнительный материал для самостоятельной работы студентов, особенно дистанционной формы обучения.

В компьютерном виде, также могут быть созданы видеоклипы с пояснениями к лабораторным работам, а также целые лекции и отдельные вопросы не вошедшие в лекционный материал (в связи с ограниченностью часов отведенных на лекции) для самостоятельного изучения студентами.

Распространение такого компьютерного материала на коммерческой основе может частично или даже полностью окупить расходы на приобретение компьютера и видеокамеры.

Из всего выше сказанного, можно сделать вывод, что компьютеризация лекционных демонстраций и других методологических разработок кафедры является одним из наиболее перспективных как в методологическом, так и в экономическом смысле направлений развития кафедры физики.

Литература.

1. Лекционные демонстрации по физике. Под редакцией В.И. Ивероновой. М.: «Наука» 1972.

2. Mathcad 6.0 PLUS. - М: Информационно-издательский дом "Филинъ". 1996.

	Главная страница	Научные интересы	Научно-методические интересы
	Copyright © 2001 Нестеров Владимир Николаевич nv2-nesterov@narod.ru