Федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Вид материала

Документы

Содержание ДС 06 «Компьютерное моделирование» Пермский государственный педагогический университет Минимальные требования к содержанию учебного модуля Цели учебного модуля Задачи учебного модуля Взаимосвязь модуля с другими дисциплинами учебного плана специальности (согласно ГОС ВПО) Иметь представление

Подобный материал:

• Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего, 409.09kb.
• Федеральное агентство по образованию, 1104.6kb.
• Министерство спорта, туризма и федеральное агентство по молодёжной политики РФ образованию, 2622.05kb.
• Федеральное агентство воздушного транспорта федеральное государственное образовательное, 204.23kb.
• "Основы финансовой математики", 846.63kb.
• Федеральное агентство морского и речного транспорта РФ федеральное государственное, 2741.44kb.
• Федеральное агентство по образованию, 1608.35kb.
• Федеральное агентство по образованию федеральное государственное образовательное учреждение, 13.45kb.
• Федеральное агентство по образованию федеральное государственное образовательное учреждение, 177.08kb.
• Федеральное агентство по образованию, 47.63kb.

Учебный модуль «Компьютерное моделирование физических

процессов»)» в составе курса ГОС ВПО

ДС 06 «Компьютерное моделирование»

(на материале учебных тем «Законы динамики», «Основы молекулярно-кинетической теории», «Строение атома

Бирих Р.В.

Пермский государственный педагогический университет

Компьютерное моделирование активно проникает в практику современной школы вместе с внедрением ИТО и ЦОР. Однако значительная часть участников образовательного процесса упрощенно трактует понятия модель и моделирования, и это может привести к серьезным ошибкам в преподавании естественных наук. В частности, на наш взгляд, существует опасность подмены натурного физического эксперимента компьютерным моделированием. Оптимальным вариантом является некоторая комбинация натурных и компьютерных экспериментов. Для этого будущие учителя должны четко понимать возможности компьютерного моделирования, его роль в научном исследовании и в образовательном процессе. Этим задачам и посвящен предлагаемый учебный модуль.

1. Минимальные требования к содержанию учебного модуля
   

Математическое моделирование детерминированных физических процессов. Этапы построения модели и ее исследования. Естественные (собственные) единицы измерения системы и критерии подобия.

Эволюционные механические модели: движение спутников, рассеивание частиц на кулоновском центре.

Периодические движения. Фазовые портреты. Математический маятник. Вынужденные колебания в колебательном контуре.

Имитационные модели. Датчики случайных чисел. Моделирование броуновского движения.

Учебные (иллюстративные) модели ЦОР по физике для средней общеобразовательной школы (виды и характеристика).

Организация учебно-исследовательской деятельности учащихся с иллюстративными моделями и экспериментальными моделями.

2. Цели учебного модуля
   
   • содействие становлению специальной профессиональной компетентности учителя физики с дополнительной специальностью информатика в области научного компьютерного моделирования физических процессов на основе овладения содержания модуля;
     
   • содействие становлению профессиональной компетентности учителя физики в области методики построения иллюстративных моделей физических процессов и организации самостоятельного исследования физических явлений учениками средней школы с помощью ПК.
     
3. Задачи учебного модуля
   
   • формирование у студентов системы знаний по компьютерному моделированию физических процессов необходимых для решения профессиональной задачи, соответствующей базовому и специальному уровню профессиональной компетентности учителя физики в области компьютерного моделирования;
     
   • формирование у студентов системы знаний о составе и содержании современных ЦОР (на CD и в сети Интернет), ориентированных на решение профессиональных задач учителя физики и информатики;
     
   • развитие умений ставить задачи динамики сложных систем для компьютерного моделирования, необходимых для решения педагогической задачи, соответствующей базовому и специальному уровню профессиональной компетентности учителя физики в области компьютерного моделирования;
     
   • организация деятельности, направленной на применение ранее полученных знаний по физике и математике в учебной деятельности по компьютерному моделированию и численному физическому эксперименту;
     
   • формирование умения наглядного представления результатов численного эксперимента, необходимого для становления специальной компетентности учителя физики;
     
   • формирование готовности будущих учителей физики к самостоятельной профессиональной деятельности по разработке простейших компьютерных моделей физических явлений и их исследованию на этих моделях.
     
4. Взаимосвязь модуля с другими дисциплинами учебного плана специальности (согласно ГОС ВПО):
   

Учебный модуль является частью курса «ДПП.Ф.11 Компьютерное моделирование», включенного под № ДС06 в учебный план ГОС ВПО для специальности 032200.00 – Физика с дополнительной специальностью, квалификация учитель физики и информатики.

В содержательной части модуля существенно используются и развиваются знания студентов, полученные в следующих курсах учебного плана:

• ДПП.Ф.01 Общая и экспериментальная физика,
  
• ЕН.Ф.02 Информатика,
  
• ЕН.Ф.01 Математика.
  
1. Ожидаемые результаты освоения учебного модуля
   
   • изучение и качественный анализ некоторых готовых ЦОР;
     
   • проведение численных экспериментов на компьютерных моделях физических явлений, построенных под руководством преподавателя;
     
   • построение собственной компьютерной модели физического явления и проведение эксперимента на ней;
     
   • планирование и руководство учебно-исследовательской работой школьников по разработке и исследованию моделей физических явлений.
     

В результате изучения дисциплины модуля студент должен:

ЗНАТЬ:

• основные направления и перспективы развития образования с использованием информационных технологий;
  
• состав и содержание некоторых ЦОР по физике, которые могут быть использованы на занятиях по компьютерному моделированию физических процессов;
  
• этапы построения компьютерных моделей физических процессов;
  
• особенности построения моделей эволюционных систем и систем с периодическим поведением;
  
• особенности построения моделей со случайным поведением;
  
• особенности планирования и руководства учебно-исследовательской работой школьников по разработке и исследованию моделей физических явлений.
  

УМЕТЬ:

• на математическом языке описать физическую ситуацию;
  
• осуществить переход от метрической системы единиц к безразмерным (собственным) единицам измерения физических величин;
  
• разработать алгоритм численного эксперимента;
  
• выполнить анализ результатов эксперимента;
  
• выбрать в ЦОР наиболее удачную модель для демонстрации физического явления, провести критический анализ модели;
  
• организовать творческую деятельность учащихся по созданию и исследованию компьютерных моделей физических явлений.
  

ВЛАДЕТЬ:

• методами поиска необходимых ЦОР;
  
• навыками строгой математической формулировки физических проблем;
  
• численными методами решения типичных физических задач;
  
• основными конструкциями языка Паскаль и его графическими возможностями;
  
• методикой руководства самостоятельной работой учащихся по разработке и исследованию моделей физических явлений.
  

ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ:

• о роли компьютерного моделирования в образовательном процессе;
  
• о роли компьютерного моделирования в современной науке и технике.
  

6. Перечень элементов комплекта УММ:
   

• рабочая программа учебного модуля;
  
• учебно-методическое обеспечение учебного модуля по видам занятий в соответствии с рабочей программой:
  

- конспект лекции;

- методические указания к лабораторным работам;

• методическое обеспечение всех видов контроля знаний студентов:
  

- практические задания

- тест по содержанию учебных CD и компьютерным моделям физических явлений, содержащимся в практикуме, разработанном в ПГПУ.

7. Инновационность комплекта УММ:
   

7.1. Инновационность по целям обучения состоит в формировании профессиональной компетентности будущих учителей в области научного компьютерного исследования физических явлений и организации учебно-исследовательской работой школьников по разработке и исследованию моделей физических явлений

7.2. Инновационность по содержанию обучения состоит в том, что в рамках научного подхода рассматриваются физические задачи близкие по содержанию к проблемам школьной физики, но которые не могут или трудно решаются традиционными методами. Их решение и представление результатов осуществляется с помощью ПК.

7.3. Инновационность по методам обучения. Студент по обсужденному проекту создает компьютерную модель физического явления и проводит его полный анализ с выдачей основных результатов в виде графических закономерностей.

7.4. Инновационность по формам обучения состоит в организации самостоятельной работы по моделированию как учебных аудиториях, так и на домашних компьютерах с использованием различных прикладных пакетов по вкусам студентов.

7.5. Инновационность по средствам обучения. В лабораторном практикуме используется система визуального программирования Delphi. В работах 2-4 студентам предлагается работать в готовых проектах, а в 5 работе по образцу предыдущих проектов создать свою модель физического явления. Особенность используемой системы состоит в том, что студент (школьник) может менять самостоятельно модель в процессе работы, менять алгоритм решения задачи и выдачу результатов эксперимента.

Инновационные компоненты методов организации лабораторных занятий представлены использованием системы ДО «MOODL» (лекции, лабораторные работы, рабочие файлы ПО). В дистанционной версии модуля будет организован форум для обсуждения проблем моделирования физических явлений и методики организации учебной деятельности школьников с моделями физических явлений.

8. Актуальность для системы педагогического образования
   

8.1. Возможность использования УММ для создания банка оценочных и диагностических средств по специальностям педагогического образования:\.

Разработаны тестовые задания по теоретическому материалу модуля.

8.2. Возможность использования УММ для формирования содержания подготовки педагогических кадров на основе компетентностного подхода и кредитно-модульной структуры обучения.

Учебный модуль формирует научно-исследовательскую и информационно-коммуникационную составляющие профессиональной компетентности будущего учителя физики и информатики.