Використання компьютерiв на уроках фiзики

34

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ  УКРАЇНИ

"Південноукраїнський національний  педагогічний університет імені  к. д. Ушинського"

Інститут фізики та математики

Фізико-математичний факультет

Кафедра __________________________________

(назва )

ДОПУСТИТИ ДО ЗАХИСТУ

(протокол №___ вiд «___» __________2011р.)

Завiдувач кафедри_______________________

   (Пiдпис)

____________________

                                                                                                                             (прізвище, ініціали)

                                                                                          УДК_______________________

              (Iндекс)

Використання компьютерiв на уроках фiзики

                                                 Дипломна робота Полiтовоï Iрини Сергiïвни,

                                                                                                                       (прізвище, ім’я, по батькові)

                                                    студ.   4   курсу (спец.: «фiзика та математика»)

                                 денної форми  навчання_____________

                                                                                                                           (підпис)

  Науковий керівник:

                                                                          Тарасов Анатолiй Фролович      ,

                                                                                          (прізвище, ім’я, по батькові)

                                             канд. _____________________________наук,

                                доц. ____________________________

                                                     (підпис)

Одеса -  2011

План

Вступ.........................................................................................................................3

Розділ 1. Теоретичний.............................................................................................6
1.1.Історія розвитку комп'ютерів ..........................................................................6
1.2. Переваги комп'ютерів як засобів навчання .................................................12
1.3. Інноваційні підходи у навчання фізики .......................................................14
1.4. Доцільність застосування презентацій на уроці .........................................16

1.5. Застосування комп'ютера людьми з фізичними вадами ............................19
1.6. Недоліки застосування комп'ютерів ............................................................21
Розділ 2. Практичний............................................................................................24
2.1. Вивчення прискорення вільного падіння ....................................................24
2.2. План - конспект уроку у 8 класі з використанням інноваційних технологій навчання..............................................................................................28
Висновок ................................................................................................................32
Список літератури ................................................................................................35

                                                  ВСТУП
                                                                                                             Я не боюсь комп'ютерів.
                                                                                                             Я боюся недоліку в них.
                                                                                                                             Айзек Азімов
      Сьогоднішню життя неможливо уявити без комп'ютерів, вони стали її невід'ємною частиною.
      Та лиш перший комп'ютер з'явився понад півстоліття тому в США. Ця подія була пов'язана з одного боку досягненнями в області електроніки, а з іншого - потребами математиків, фізиків та інших фахівців в автоматизації розрахунків. Ранні моделі комп'ютерів називалися електронними обчислювальними машинами (ЕОМ). Висока вартість і необхідність спеціальної освіти обмежували їх широке використання. Довгі роки комп'ютери залишалися лише інструментом для наукових розрахунків.
      Спочатку як вчені, що створили нову машину (Дж. Огли і Дж. Ккерт), так і підприємці не бачили особливих можливостей для її використання в економіці, бізнесі та інших сферах нешкідливих (тому що все-таки головним призначенням цієї машини було проведення розрахунків для створення нових систем зброї). Зараз цей епізод можна розглядати лише як курйоз, пов'язаний з помилками прогнозування. А з початком масового виробництва деталей для комп'ютерів, зменшенням їх габаритів, ваги в сотні і тисячі разів у порівнянні з першими зразками з'явилася можливість встановити комп'ютер нового покоління (80-их років) на робочому столі. Значно знизилася і ціна такого комп'ютера.
      Тепер він став доступним не тільки багатим фірмам, а й окремим громадянам. Комп'ютер наблизився до людини і став називатися персональним. Більше того, наукою було з'ясовано, що багато інтелектуальних операції представлені у вигляді досить великих і складних сукупностей елементарних, логічних і арифметичних. Це дозволило моделювати на сучасних комп'ютерах багато функцій, які раніше вважалися прерогативою людини. Сьогодні машини доводять математичні теореми, аналізують пам'ятки світової літератури, грають у шахи і виконують багато інших дій, які ще зовсім недавно міг здійснювати лише інтелектуально розвинений, кваліфікований фахівець.
      Комп'ютери можуть служити цінним інструментом, що дозволяє удосконалити сучасні методи навчання, а також реалізувати абсолютно нові. Комп'ютери здатні поліпшити навчання всіх дітей, вони застосовні для більшості шкільних предметів при різноманітних формах навчання. Комп'ютер має «безмежне терпіння»: він буде повторювати пояснення п'ять, десять і навіть сто разів і все це без ознак втоми і невдоволення.
      Комп'ютери в навчальних закладах використовуються не тільки для навчання. Адміністрація школи, наприклад, на основі баз даних, що зберігаються в машині, складає розклад занять, звіти і зведення відомостей про учнів. Крім того, учням надається інформація про вищі навчальні заклади і професіях які можна у них здобути. Всі викладачі ведуть за допомогою комп'ютера класний журнал.
      Процес навчання може будуватися по-різному: комп'ютер може запропонувати текст для читання, вправи, завдання, а також питання для відповідей. Машинне моделювання дозволяє провести «страшні», дорогі, тривалі та інші реально нездійсненні або важко здійснимі експерименти. Комп'ютер дає можливість продемонструвати ті явища природи, які ми побачити не можемо, наприклад явища мікросвіту або швидко протікаючі процеси.
      Це поліпшить сприйняття учнів матеріалу в тих експериментах для яких необхідні спеціальні умови. А також за допомогою таких програм можна зробити навчання більш цікавим.
      Також в епоху технологій багато шкіл створюють сайти школи на якому розміщує домашнє завдання, матеріал вивчений на уроках, відео, презентації лабораторних робіт для дітей які знаходяться на лікарняному, під час карантину або під час непередбачених погодних умов.
      Об'єктом моєї курсової роботи є застосування комп'ютерів на уроках фізики, роль комп'ютера в навчання і комп'ютеризації шкіл.
      Мета курсової роботи: визначити роль і місце комп'ютера у виховному процесі в школі.

Розділ 1. Теоретичний.

1.1. Історія розвитку комп'ютерів

    1642 р. Французький учений Блез Паскаль приступив до створення
арифметичної машини - механічного пристрою з шестернями, колесами, зубчастими рейками і т.п. Вона вміла «запам'ятовувати» числа і виконувати елементарні арифметичні операції. [1]
    1801 (1804?) р. Французький ткач Жозеф-Марі Жаккар придумав спосіб автоматичного контролю за ниткою при роботі на ткацькому верстаті. Спосіб полягав у використанні спеціальних карток з просвердленими в потрібних місцях (залежно від узору, який передбачалося нанести на тканину) отворами. Так ненароком були винайдені перфокарти. [2]

    1930 р. Професор Массачусетського технологічного інституту (МТІ) Ванневар Буш побудував диференціальний аналізатор, з появою якого пов'язують початок сучасної комп'ютерної ери. Це була перша машина, здатна вирішувати складні диференціальні рівняння, які дозволяли передбачати поведінку таких рухомих об'єктів, як літак, або дія силових полів, наприклад, гравітаційного поля.
    1938 р. Німецький інженер Конрад Цузе побудував перший суто механічний комп'ютер.
    1938 р. Вільям Хьюлетт і Девід Паккард організовують компанію Hewlett-Packard. Спочатку корпорація базується в гаражі, що з часом стане правилом хорошого тону. Згідно з легендою, було два варіанти назви компанії, і знайома нам абревіатура HP була обрана за допомогою підкидання монетки.
    1941 р. Конрад Цузе сконструював перший універсальний комп'ютер
на електромеханічних елементах. Він працював з двійковими числами і
використовував представлення чисел з плаваючою комою.
    1943 р. Розпочато будівництво самого, мабуть, найвідомішого з великих комп'ютерів - ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Закінчений через три роки, ENIAC важить 30 тонн, складається з 18 тисяч електронних ламп, має продуктивність п'ять тисяч операцій в секунду.
    1946 р. Американці Дж. Еккерт і Дж. Моучлі сконструювали перший електронний цифровий комп'ютер «ЕНІАК» (Electronic Numerical Integrator and Computer). Машина мала 20 тисяч електронних ламп і 1,5 тисячі реле. Вона працювала в тисячу разів швидше, ніж «Марк-1», виконуючи за одну секунду 300 множень або 5000 складань.
    1947 р. Інженери з Bell Labs Вільям Шоклі, Джон Бардін і Уолтер Бретт винаходять транзистор. Через дев'ять років вони розділять між собою Нобелівську премію з фізики.
    1948 р. Норберт Вінер (Norbert Wiener) опублікував книгу «Кібернетика», що зробила вплив на всі наступні дослідження в галузі штучного інтелекту.
    1949 р. В Англії під керівництвом Моріса Уїлкса побудований перший в світі комп'ютер з збереженною в пам'ятi програмою EDSAC.
    1951 р. Грейс Хоппер створює перший в світі компілятор А-0, а невтомний Вільям Шоклі - плоский транзистор.
    1951 р. У Києві побудовано перший в   континентальній Європі комп'ютер МЕРМ (мала електронна рахункова машина), наявних 600   електронних ламп. Творець С. А. Лебедєв.
    1952 р. Під керівництвом С.А. Лебедєва в Москві побудований комп'ютер ВЕРМ-1 (велика електронна рахункова машина) - на той час найпродуктивніша машина в Європі і одна з кращих в світі.
    1953 р. Джей Форрестер реалізував оперативну пам'ять на магнітних
сердечниках (Сore пам'яті), яка суттєво здешевила комп'ютери і
збільшила їх швидкодію.
    1955-1959 рр. Російські вчені А.А. Ляпунов, С.С. Каминін, Е.З.
Любимський, А.П. Єршов, Л.М. Корольов, В.М. Курочкін, М.Р. Шура-Бура та ін створили «програмуючі програми» - прообрази трансляторів.
В.В. Мартинюк створив систему символьного кодування - засіб прискорення розробки й налагодження програм.
    1957 р. Американською фірмою NCR створено перший комп'ютер на
транзисторах.
    1959 р. Створена машина М-20, головний конструктор С.А. Лебедєв. Для
свого часу одна з самих швидкодіючих в світі (20 тис. опер. / с.). На цій машині було вирішено більшість теоретичних і прикладних завдань, пов'язаних з розвитком самих передових галузей науки і техніки того часу. На основі М-20 була створена унікальна багатопроцесорна М-40 - сама швидкодіюча ЕОМ того часу в світі (40 тис опер / с ). На зміну М-20 прийшли напівпровідникові ШЕРМ-4 і М-220 (200 тис. Опер. / С.).
    1961 р. Фірма IBM Deutschland реалізувала підключення комп'ютера до
телефонної лінії за допомогою модему.
    1964 р. Розпочато випуск сімейства машин третього покоління - IBM/360.
    1967 р. Під керівництвом С.А. Лебедєва організований крупно-серійний
випуск шедевра вітчизняної обчислювальної техніки - мільйонника ВЕРМ-6 - самої швидкодіючої машини в світі. За ним пішов
«Ельбрус» - ЕОМ нового типу, продуктивністю 10 млн. опер. / с.
    1973 р. Фірма IBM (International Business Machines Corporation)
сконструювала перший жорсткий диск типу «вінчестер».
    1975 р. Молодий програміст Пол Аллен і студент Гарвардського
університету Білл Гейтс реалізували для Альтаїра мову Бейсік. Згодом вони заснували фірму Майкрософт (Microsoft), що є сьогодні найбільшим виробником програмного забезпечення.
    1978 р. Фірма Intel випустила мікропроцесор 8086.
    1979 р. Фірма Intel випустила мікропроцесор 8088. Корпорація IBM
придбала велику партію цих процесорів для новоутвореного
підрозділу з розробки та виробництва персональних комп'ютерів.
    1980 р. Корпорація Control Data випустила суперкомп'ютер Cyber
(Сайбер)205.
    1980 р. Японські компанії Sharp, Sanyo, Panasonic, Casio і американська
фірма Tandy винесли на ринок перший кишеньковий комп'ютер, що володіє
всіма основними властивостями великих комп'ютерів.
    1981 р. Фірма IBM випустила перший персональний комп'ютер IBM PC на базі мікропроцесора 8088.
    1982 Фірма Intel випустила мікропроцесор 80286, який містить 134000 транзисторів і здатний виконувати будь-які програми, написані для його попередників. З тих пір така програмна сумісність залишається відмінною ознакою сімейства мікропроцесорів Intel.
    1983 р. Корпорація Apple Computers побудувала персональний комп'ютер
Lisa - перший офісний комп'ютер, керований маніпулятором миша.
    1984 р. Створено перший комп'ютер типу Laptop (наколінний), в якому
системний блок об'єднаний з дисплеєм і клавіатурою в єдиний блок.
    1984 р. Фірми Sony і Phillips розробили стандарт запису компакт-дисків CD-ROM.
    1984 р. Корпорація Apple Computer випустила комп'ютер Macintosh на
32-розрядному процесорі Motorola 68000 - першу модель знаменитого
згодом сімейства Macintosh зі зручною для користувача операційної
системою, розвиненими графічними можливостями, набагато переважаючими в той час ті, що їх мали стандартні IBM-сумісні ПК з MS-DOS.

    1985 р. Фірма Intel випустила мікропроцесор 80386, який налічує
вже 275000 транзисторів. Цей 32-розрядний «багатозадачний» процесор
забезпечував можливість одночасного виконання кількох програм.

    1989 р. Фірма Intel випустила мікропроцесор Intel 486 DX. Покоління
процесорів i486 ознаменувало перехід від роботи на комп'ютері через
командний рядок до режиму "вкажи і клацни». Intel 486 став першим
мікропроцесором з вбудованим математичним співпроцесором, який
істотно прискорив обробку даних, виконуючи складні математичні
дії замість центрального процесора. Кількість транзисторів - 1,2 млн.
    1997 р. Фірма Intel випустила мікропроцесор Pentium II,
нараховує 7500000 транзисторів. Процесор Pentium II використовує технологію Intel MMX, що забезпечує ефективну обробку аудіо, візуальних і графічних даних. Кристал і мікросхема високошвидкісної кеш-пам'яті поміщені в корпус з одностороннім контактом, який встановлюється на системній платі за допомогою одностороннього роз'єму - на відміну від колишніх процесорів, що мали безліч контактів. Процесор дає користувачам можливість вводити в комп'ютер і обробляти цифрові фотозображення, створювати і редагувати тексти, музичні твори, сценки для домашнього кіно, передавати відеозображення по звичайних телефонних лініях. 1997 Компанія Sun Microsystems прийняла стандарт об'єктно-орієнтованої мови програмування Java (вимовляється «джава»), створеного для реалізації принципу «Написано один раз - працює скрізь». У застосуванні до інтернету Java - технологія створення «аплетів» - невеликих програм,
які завантажуються на комп'ютер користувача разом зі сторінкою сайту і дозволяють «оживляти» цю сторінку.
    1999 р. Поява 64-розрядного мікропроцесора Mersed.
    2000 р. Поява 64-розрядних мікропроцесорів Itanium1955-1959 рр.

1.2. ПЕРЕВАГИ КОМП'ЮТЕРІВ ЯК ЗАСОБІВ НАВЧАННЯ
      Останні досягнення в техніці і раніше часто знаходили застосування в цілях навчання і звертали на себе загальну увагу. Так що комп'ютери не є винятком. Навчальні машини, телебачення і кіно до останнього часу вважалися основними досягненнями в галузі навчання. Всі ці нововведення не виправдали надій своїх прихильників, і тому має сенс запитати: чому комп'ютери повинен очікувати більший успіх?

      Одна з переваг комп'ютерів - гнучкість. Навчальні машини 60-х років нав'язували один спосіб навчання - покрокове навчання, коли учень повинен правильно відповісти на чергове запитання, перш ніж перейти до наступного. Комп'ютери можна запрограмувати і для такого методу навчання, але краще їх використовувати для того, щоб зробити навчання більш активним, щоб воно набуло характеру дослідження, щоб подавати матеріал з урахуванням індивідуальних особливостей кожної дитини, щоб навчати письма, музиці, образотворчому мистецтву і багато чому іншому. Комп'ютери в принципі здатні на більше, ніж просте підвищення ефективності існуючих методів навчання: вони відкривають зовсім нові можливості для навчання.

      Інша перевага комп'ютерів полягає в тому, що їх можна запрограмувати так, щоб вони реагували на дії учня. На відміну від книг, телевізійних програм або фільмів, комп'ютер може дати негайний відгук на відповідь учня, повторити, роз'яснити урок для слабких учнів, перейти до складнішого матеріалу, якщо учень добре засвоїв попередній. Таким чином, комп'ютер дозволяє кожному учневі обрати найбільш відповідний темп навчання. Він завжди готовий прийняти відповідь від більш кмітливих учнів і в той же час готовий повторювати матеріал і чекати відповіді від дітей, які розуміють тугіше. При належному використанні комп'ютери можуть зробити можливим індивідуалізоване навчання - кожен учень займається по-своєму, в найбільш зручному для нього темпі, працюючи з матеріалом, найбільш відповідним до його здібностям і рівню знань.

1.3. ІННОВАЦІЙНІ ПІДХОДИ В НАВЧАННІ ФІЗИКИ
      Сучасне виробництво з його високим рівнем механізації, широкої автоматизацією контролю та управління технологічними процесами, застосуванням інформаційних технологій все більше і більше вимагає від робітників інженерно - технічних знань, розуміння наукових принципів виробництва, високого рівня розвитку мислення, творчих здібностей. Починати розвивати ці якості у майбутніх фахівців потрібно в період навчання, коли формується особистість з її поглядами, переконаннями, знаннями, вміннями та здібностями. [4]
      Всі викладені вище чинники висунули перед педагогічною наукою
проблему міжпредметних зв'язків як одну з актуальних проблем.
      Найбільші наукові відкриття і вирішення складних технічних проблем в сучасних умовах найчастіше здійснюються в результаті комплексних досліджень, що спираються на взаємодію багатьох наук.
      Міжпредметні зв'язки (МПС) - це дидактична умова підвищення
наукового рівня знань учнів, умова вдосконалення всього навчального процесу. Багато технологічні процеси в сучасному виробництві можуть бути зрозумілі тільки на основі застосування знань з області кількох наук.
      Одним із способів підвищення ефективності навчального процесу при
реалізації МПС є застосування інформаційно-комунікаційних
технологій (ІКТ). Творчо працюючому вчителю ІКТ надають масу можливостей для розвитку та самовдосконалення.
      Застосування ІКТ при здійсненні МПС дозволяє:
• створити позитивну мотивацію і підвищити інтерес до вивчення навчального матеріалу;
• візуалізувати навчальний матеріал (електронні підручники та посібники,
відеофрагменти, анімації);
• проводити моделювання складних фізичних процесів та об'єктів
(лабораторні роботи, практикум з розв'язування задач, творчі завдання);
• здійснювати автоматизований контроль якості отриманих знань (тести, контрольні роботи, тематичні кросворди).
      Основні напрями в роботі по реалізації МПС з урахуванням можливостей ІКТ:
• з'ясування мети творчого завдання;
• здійснення послідовність у формуванні термінів, складових завдання;
• пошук аналогів в суміжних дисциплінах. [3]
      Реалізація МПС з використанням ІКТ забезпечить якісно нову
змістовну основу навчання, послідовність між різними
дисциплінами.