Раздел 1. Моделирование как метод познания

Дополнительная общеразвивающая программа

Технической направленности

«Компьютерное моделирование физических процессов»

(базовый уровень)

Возраст обучающихся: 14-17 лет

Срок реализации: 1 год

Автор –составитель:

Курбатова Елена Сергеевна,

педагог дополнительного образования

Г. Люберцы, 2016

Пояснительная записка

Программа технической направленности «Компьютерное моделирование физических процессов» рассчитана на обучающихся 14-17 лет основной школы как предмет дополнительного общеразвивающего образования в области информационных технологий.

Курс рассчитан на 1 год по 4 урока 1 раз в неделю (144 часа в год). Урок длительностью 45 минут. Форма обучения очная.

Компьютерное моделирование – это метод анализа реальных или ожидаемых физических процессов с помощью ЭВМ, когда процессы моделируются согласно данной последовательности физических механизмов. Компьютер позволяет строить динамические модели, т. к. он реагирует на действия пользователя подобно реакции реального объекта. Компьютерные модели обеспечивают большую гибкость при проведении эксперимента во время решения экспериментальных задач, позволяют замедлить или ускорить ход времени, сжать или растянуть пространство, дополнить модель графиком, таблицей, мультипликацией, повторить или изменить ситуацию. Компьютер позволяет в пределах, предусмотренных программой, управлять процессом, вводить в него случайные события, величины и факторы, моделировать творческие процессы, имитировать функции управления событиями и видеть (в соответствии с программой) последствия принимаемых решений, повторять ход решения, т. е. вновь проводить имитацию до получения верного результата. Моделирование персонифицирует личность учащегося как исследователя.

Основное требование к предварительному уровню подготовки учащихся: знание языков программирования Basic и Pascal, умение работать в среде табличного процессора Microsoft Excel по информатике и базового курса физики.

Компьютерная техника с её возможностями позволяет моделировать различные ситуации, явления и процессы в природе, обществе, технике, требующие решения или объяснения. Одновременно развиваются межпредметные связи физики и информатики, так как знания, полученные на уроках информатики, применимы на уроках физики и позволяют знакомить учащихся с фундаментальными важнейшими физическими проблемами, экспериментальными задачами, а также процессами, протекающими слишком быстро или медленно. С применением компьютера открывается возможность моделировать физические явления, постановка которых в обычных условиях в классе невозможна или затруднительна, например опыты Штерна, Резерфорда, Иоффе и Милликена и другие. Внедрение компьютера заставляет учащихся овладевать компьютерной, математической и лингвистической грамотностью, а также общей и информационной культурой.

Основные требования к школьному компьютеру: компьютер типа Intel(R) Celeron(R) CPU 2.60 GHz, 256 МБ ОЗУ, система Microsoft Windows XP любой версии.

Цель данной программы - знакомство с правилами построения компьютерной модели и проведения компьютерного эксперимента, что позволяет формировать и развивать исследовательские навыки учащихся.

Задачи программы:

1. Знакомство учеников с основными правилами разработки математичес­ких моделей, алгоритмов и методами их реализации на компьютере на примере реальных моделей в физике.

1. Дать предметные знания по фи­зике, которые будут более обширными и глубокими, поскольку программа построена таким образом, что в ней рассматриваются классические модели, ко­торые опираются как на знания, полученные в средней школе, так и на новые знания.

3. Дать представления о том, как строятся реальные компьютерные модели в физике, и какие трудности возникают при их построении, а так же представления о том, что процессы, происходящие в окружающем мире, имеют единую природу и описываются единым математическим аппаратом.

1. Научить создавать информационные модели объектов из курса физики, использовать языки программирования Basic и Pascal, а так же электронные таблицы Microsoft Excel, для моделирования физических процессов на примере реализации типового задания.

5. Организовать рефлексивную деятельность, для оценки учащимися своих результатов и корректировки дальнейшей деятельности.

Требования к знаниям и умениям приобретённые учениками.

Учащиеся должны:

знать/понимать

• системный подход в моделировании;

• виды моделей;

• основные этапы моделирования;

• способы построения компьютерных моделей;

• правила постановки задачи;

• моделирование на основе условий задачи;

• особенности физических моделей;

• технологию работы в средах программирования Basic и Pascal;

• технологию работы в среде табличного процессора Microsoft Excel.

уметь

• приводить задачу к математической модели;

• моделировать в среде табличного процессора Microsoft Excel;

• моделировать в средах программирования Basic и Pascal;

• проводить компьютерный эксперимент в средах программирования Basic и Pascal;

• проводить компьютерный эксперимент среде табличного процессора Microsoft Excel;

• выдвигать гипотезы;

• планировать и проводить наблюдения;

• получать и анализировать результаты;

• делать выводы.

Аттестация по данной программе проходит в форме творческой работы.

Формы отслеживания и фиксации образовательных результатов: аналитическая справка, журнал посещаемости, материал анкетирования и тестирования.

Материально –техническое обеспечение: компьютерный класс.

Текущий контроль осуществляется с помощью практических работ (компьютерного практикума).

Тематический контроль осуществляется по завершении крупного блока (темы) в форме интерактивного тестирования или тестирования по опросному листу.

Итоговый контроль осуществляется по завершении учебного материала за год в форме защиты своей творческой работы

Учебный план

№ п/п	Название раздела, темы	Количество часов	Формы аттестации/контроля
Всего	Теория	Практика
	Моделирование как метод познания				Тест
	Построение и исследование физических моделей				Тест
	Исследование физических моделей				Тест
	Построение графиков изопроцессов в среде автоматизации вычислений MathCad				Контрольная работа
	Моделирование движениям тел				Контрольная работа
	Моделирование физических процессов				Контрольная работа
	Моделирование и исследование электрических цепей				Контрольная работа
	Моделирование закона сохранения импульса и сохранения энергии				Контрольная работа
	Применение компьютерного моделирования людьми различных профессий				Творческая работа
	ИТОГО:

Содержание учебного плана

Раздел 1. Моделирование как метод познания

Теория: Системный подход в моделировании. Виды моделей. Основные этапы моделирования. Два способа построения компьютерных моделей

Практика: Постановка задачи, формализация задачи, разработка модели, компьютерный эксперимент, анализ результатов моделирования