ә) Физика пәнін оқытуда компьютерді пайдалану

Қазіргі кездегі және болашақтағы тұрмысымыздың барлық саласында дербес электрондық есептеу машиналарының қолданылуының кеңеюі әрбір адамның компьютерде жұмыс істей білуін қажет етеді.Сондықтан мептеп оқушылары ДЭЕМ-сын пайдалана білу үшін қажетті білімді,білгірлік пен дағдыларды жеткілікті дәрежеде мектеп қабырғасында игерулері керек.

Қазіргі қоғамның дамуына,өзгеруіне байланысты мектептегі оқу-тәрбие процесі үнемі жетілдіруде. Білім берудегі жаңа өзгерістер білім мазмұнын қазіргі ғылым-білімнің деңгейіне сәйкес білім деңгейіне келтіруге, оқу-тәрбие жұмысының тиімділігін арттыруға бағытталған. Орта мектепті компьютерлендіру үрдісінің қамтитын ең үлкен мәселелерінің бірі-басқа сабақтарда компьютерді көрнекі құрал ретінде пайдалану. Компьютерді оқу құралы ретінде орынды пайдалана білсек, оқушылардың пәнге деген қызығушылығы, оқу үрдісін ұйымдастыру тиімділігі де арта түсер еді. Мектепте оқу-тәрбие процесіне электронды есептеу техникасын қолдануды ең бірінші физика пәнінің мұғалімі бастауы керек қой деп ойлаймын. Жалпы физиканы оқыту үрдісіне қолданылатын компьютерлік технологиялар қатарына:

-компьютерлік демонстрациялар;

-компьютерлік-зертханалық практикум;

-физика-информатика кіріктірілген курсы;

-компьютерлік тестілеу ;

-программалық оқу орталарын пайдалану жатады.

Ядролық физика мен энергетика, қатты денелер мен жартылай өткізгішті микроэлектроника, кванттық және лазерлік техника аймағындағы физикалық зерттеулер нәтижесі ғылыми-техникалық прогрестің бүгінгі жетістігі. Сондықтан да электроника мен есептеу техникасы физиканы оқыту мазмұнының компонентіне және оқу процесінің тиімділігін арттыратын құралға айналуымен қатар,дамыта оқытудың көптеген принциптерін жүзеге асыруға әсер етуде.

Негізгі базасы физика ғылымы болып табылатын есептеу техникасы соңғы жылдары физикалық процестер мен құбылыстардың математикалық моделін жасаушы құрал болумен қатар, көрнекілік құралы, демонстрациялық эксперимент пен зертханалық жұмыстар нәтижесін математикалық өңдеу құралы және оқушы білімін бақылау, тексеру құралы ретінде де кеңінен қолданылуда.

Есептеу техникасын физика сабақтарына қолдану:

• 
  әр оқушының білім деңгейіне сәйкес тапсырмаларды пайдалануға;
  
• 
  оқушылардың пәнге деген қызығушылығын арттыруға;
  
• 
  оқушылардың логикалық ойлау қабілетін дамытуға;
  
• 
  қазіргі ғылым мен техника жаңалықтарымен үнемі танысуға;
  
• 
  көптеген ақпараттармен тез арада танысуға мүмкіндік береді.Сондай-ақ,компьютер оқушылардың шығармашылықпен жұмыс істеуіне әсер етеді.
  

Дербес электрондық есептеу машиналарын физика пәнін оқытуда қолданудың түрлері көп.Мысалы:

1.Тарихи эксперименттерді, ғарыштық және микроәлемдік масштабтағы құбылыстарды, өте тез немесе баяу өтетін процестерді көрсету;

2.Компьютерлік зертханалық жұмыстарды орындау, зертханалық жұмыстарды компьютерлік өңдеу;

3.Дербес электрондық есептеуіш машинаның (ДЭЕМ) көмегімен физикалық есептерді шығару, олардың қажетті бағдарламаларын құрып, оны пайдалану;

4.Физикадан электрондық сабақтар дайындау және оны пайдалану;

5.Оқушылардың білімі мен біліктілігін тестілік бақылау.

Мектептегі эксперименттік физикалық тәжірибелер оқу-тәрбие процесінің негізгі құрамдас бөлігі және физикалық құбылыстардың табиғаты туралы білім көзі болып табылады.Эксперименттік тәжірибелер үшін дербес электрондық есептеу машиналарын қолданудың артықшылықтары тәжірибелердің тамаша көрнекілігі, оқудың ойынға айналатын ықтималдылығы, оқушылардың белсенділігі мен физикаға қызығушылығының артуы. Әр оқушы компьютерде экспериментті өз қолымен жасап, өз көмегімен көреді, қажетті экспериментті орындау үшін және параметрді өзгерту үшін компьютерде тәжірибені өзі басқарады.Екінші жағынан оқушы модельдеуші программамен жұмыс істегенде мұғалімнің басшылығын,жұмыс нәтижесін есептеу мен оқушының жеке әрекетін басқаруды (ДЭЕМ)-сы,яғни дербес электронды есептеу машинасы өз міндетіне алады.

Соңғы жылдары қарқынды дамып келе жатқан,әлемді танудың маңызды құралына айналған компьютерлік модельдеу технологиясының болашағы зор.Сондықтан-физикалық процестер мен құбылыстарды модельдеу-оқыту процесін дамыту мен жетілдірудің болашағы.Әсіресе оқушылардың шығармашылық белсенділігін арттырудағы және зерттеу жұмыстарын дамытудағы орны ерекше.Физикалық эксперименттерді модельдеу-мұғалімге сабақта физикалық ұғымдардың мағынасын тереңірек ашуға,оқушыларды физиканың қазіргі эксперименттік базасымен таныстыруға,физикалық құбылыстар мен процестерді зерттеу әдістерін толық түсіндіруге мүмкіндік береді.Мысал ретінде компьютерді қолдану арқылы 11 сыныпта “Атом құрылысы”,”Резерфорд тәжірибесі” тақырыбына өткізілген сабаққа қысқаша тоқталайық.

Әрине,оқушылардың материяның құрылысы туралы көзқарасын қалыптастыруда Резерфорд тәжірибесінің қаншалықты маңызды екенін дәлелдеп жатудың қажеті шамалы.Бірақ мұндай тәжірибені физика кабинетінде көрсету мүмкін емес.Ал дербес компьютердің көмегімен тәжірибені “физика суреттерімен” динамикалық компьютерлік моделін пайдаланып,көптеген альфа-бөлшектерін әр түрлі жылдамдықтармен жіберген кезде олардың фольганың атом ядросымен әсерлесулерін көрулеріне болады.Бұл тәжірибені оқушының өзі өз қалауынша бақылауына көп уақыт кетпейді,есесіне тәжірибенің көрнекілігі жақсы әсер қалдырады.Сонымен қатар,осы тақырыптық мазмұны оқулықтағыға қарағанда жинақталынып,қосымша физикалың шамалардың мәндерімен,теориялық және тарихи материалдармен толықтырылып,компьютерге еңгізіліп қойылған.Бұл әр оқушының жаңа тақырыпты компьютерде отырып,кез-келген уақытта өздігінше оқып-үйренуіне мүмкіндік береді.

Сонымен,динамикалық модельдеу программаларын физика сабақтарында қолдану,біріншіден,оқушының қарастырып отырған физикалық құбылысытың мағынасын тереңірек түсінуіне мүмкіншілік береді,екіншіден,оқушы сабақ барысында ғылыми-зерттеу жұмысына тартылады,оның бойында зерттеушілік қабілет пен ынта қалыптасады.

Физика пәнін оқытуды ұйымдастыруда динамикалық компьютерлік модельдерді пайдалану үшін:

-дайын модельдеу программаларының ерекшеліктерін;

-программаларды қолдану ерекшіліктерін;

-компьютерді пайдаланып,сабақ өткізу ерекшеліктерін;

-компьютер көмегімен алынған ақпаратты талдау және өңдеу біліктілігін қажеттілігі анықталды.

Сонымен қатар,оқушылар компьютерді қолдануды жетік меңгеруі керек.Сонда ғана динамикалық компьютерлік модельдерді пайдалану оқушылардың тыңғылықты білім алуына үлкен септігін тигізеді.Компьютерлік демонстрацияны кез-келген сабақта қолдануға болады.Әсіресе шағын жинақталған мектептер үшін өте ыңғайлы.Кемшілігі дисплей экранының кішкентайлығында,қосымша арнайы проекторды немесе’’компьютер+телевизор”комплексі қажет.

Физика курсында есеп шығару-оқушылардың ой-өрісін дамытудың негізгі құралы,алған теориялық білімді іс жүзінде қолданудың жолы.Есептер шығарту барысында компьютер мұғалімге физикалық шамалар арасындағы байланысты көрнекі көрсетуге,есептерді терең зерделеуге мүмкіндік береді.Компьютерді пайдалануды қажет ететін есептерге:

-Есептің берілуі

-математикалық модельдеу

-алгоритм құру

-компьютерге арналған бағдарламалар дайындау

-алынған нәтижелерді талдау кезеңдерінен тұрады.

Есептің берілгені бойынша математикалық моделі анықталғаннан кейін,яғни жеткілікті дәрежеде түсіндірілген есептерді шығаруға арналған бағдарламаны өздері құрастырып,оның дұрыстығын тексеру және компьютердің жадында сақтап қою оқушыларға көп қиындықтар туғызбайды.

Жалпы физикалық есептерді шығару процесінде есептеу техникасын пайдалану оқушылардың шығармашылық жұмысының өнімділігін арттырады,физика есептерін жаңа мазмұнмен толықтырып,оқушылардың қызығушылығын арттырады.Сабақты қорыту барысында сабақтың мазмұнына сәйкес оқушылардың өздері толықтыруды қажет ететін тірек-конспект,деңгейлік тестік тапсырмалар,эксперименттік есептер беріледі.Бұл тапсырмалар да компьютерге еңгізіліп қойылған,оны оқушылар өздігінше пайдаланып,алған білімдері мен біліктілігін бекітуге,тексеруге және өз білімдерін өздері компьютер арқылы бағалауға болады.Мұндай программалық оқу орталары оқушы-компьютер диалогты жүзеге асыра отырып,оқу материалын орындауды,тексеруді және оқып-үйрену барысын басқаруда мұғалімнің жұмысын жеңілдетеді.

Физиканы оқытуда оқушылар мен оқыту объектісі болып табылатын табиғат арасындағы байланысты жүзеге асыруда физикалық эксперименттің,зертханалық жұмыстардың атқарар ролі ерекше.

Компьютерлік-зертханалық практикум мұғалім үшін көп арнайы дайындықты қажет етеді.Бұл технология негізіне оқушы белсенділігі алынатындықтан,оқушының шығармашылық дамуына ықпал етеді.Әрі компьютерлік-зертханалық практикум жаңа физика-информатика курсының негізгі элементтерінің бірі болып табылады.Сондықтан да,дербес электрондық есептеуіш машиналарды зертханалық жұмыстарды орындау үшін қолданудың да оқушылардың ақпараттық мәдениетін қалыптастыруға және түсіндірілген физикалық құбылыстардың мәнін терең оқып-үйренуге мүмкіндік беруде көмегі мол.Мысалы,серіппеге бекітілген жүктің тербелісін зерделеуге арналған бірнеше сараланған демонстрациялық тәжірибелер мен зертханалық жұмыстар құрастыруға болады.Мысалы:

-серіппеге бекітілген жүктің тербеліс жиілігінің оның тербеліс амплитудасына тәуелсіз екендігіне көз жеткізу мақсатындағы”Серіппеге бекітілген жүктің тербеліс жиілігінің тербеліс амплитудасына тәуелділігін тексеру”;

-тәжірибе жүзінде циклдік жиіліктің серіппеге бекітілген жүктің массасына тәуелділігін тексеру үшін «Серіппеге бекітілген жүктің тербеліс жиілігінің жүктің массасына тәуелділігін зерделеу»

- тәжірибе жүзінде циклдік жиіліктің серіппенің қатаңдығына тәуелділігін тексеруге арналған «Серіппеге бекітілген жүктің тербеліс жиілігінің серіппенің қатаңдығына тәуелділігін зерделеу» жұмыстары.Және де сондай-ақ «Денелердің қозғалысын үйкелісті ескере отырып зерттеу» жұмысын қарастыратын болсақ,яғни үйкеліс күштерін ескере отырып бір-бірімен байланысқан денелер жүйесінің қозғалысын компьютерлік үлгілеу арқылы зерттеу мүмкіндігін көрсететін бір мысалды қарастырайық.

Бұл жұмыстарды орындау үшін оқушыларға жұмыстың тақырыбы,мақсаты,жұмысты орындауға арналған нұсқаумен қатар жұмыстың қорытынды есебін дайындауға арналған бақылау сұрақтары беріледі. Дианмикалық компьютерлік модельдер арқылы орындалатын жұмыс нұсқауында компьютердің, программаның ерекшелігіне сәйкес нұсқаулар да беріледі. Сондай-ақ компьютерде орындалатын эксперименттің жұмыста алынған нәтижелерді есептеуге арналған алгоритм де ұсынылады. Оқушылар берілген алгоритм бойынша есептеулердің программаларын қарастырып, оны компьютерде орындайды. Компьютерде орындалатын эксперименттік жұмыстардың есептеулерін де арнайы программалар арқылы тексеру мұғалім жұмысын жеңілдетеді.

Компьютер көмегімен жүргізілетін мұндай зертханалық жұмыстардың ерекшеліктері мынада:

• 
  оқушы жұмыс барысында дербес электронды есептеуіш машынанаң көмегімен эксперимент жүргізудің жалпы әдістерін үйренеді;
  
• 
  дербес электронды есептеуіш машинаның программалық және графиктік мүмкіндіктерінің молдығы, физиканы оқытудағы көрнекі құралдар мен зертханалық жұмыстарға қажетті құрал-жабдықтардың жоқтығы мұқтаждығын азайтады.
  

-оқушылар білімін диагностикалау және бағалауға арналған программалар. Көбіне бұл программаларда оқушы біліміндегі олқылықтарды анықтаумен түзетуге, физика бөлімдерін оқып-үйренуге арналған әртүрлі тақырыптар бойынша жаттығу тапсырмалары болады.

- Зерттеу дағдысын қалыптастыруға және дамытуға арналған программалар. Бұл программалар физикалық заңдар мен құбылыстарды оқып-үйренуге физикалық шамалар арасындағы тәуелділікті зерттеуге, физикалық заңдардың қолдану шекарасын іздестіруге және тағы сол сияқты арналады.

- Нәтижелерді өңдеунге арналған бағдарламалар дербес электронды есептеу машинасының есептеу мүмкіндіктерін пайдалануға беретін қосымша бағдарламалар.

Физика курсын оқыту үрдісінде компьютерді пайдалану мүмкіндіктерне талдау жасар алдында қазіргі уақытта педагогика ғылымының алдында тұрған маңызды міндеттер ішінен оқушыларды оқытуда компьютерді қолдану әдістемесін жасау міндеті ерекшелінеді деген сөзіне жүгінеміз. Оқытудың компьютерлік құралдарын физика курсындағы қызметіне негіз болатын, компьютерді неғурлым мақсатты түрде қолдану жолдары бұл әдістемеде маңызды орын алуы тиіс.

Оқыту режимі. Бұл жағдайда оқушылардың жаңа тақырыпты меңгеру оқу материалының белгілі бір бөліктерін сабақтарына ұғыну арқылы жүзеге асырады.

Компьютерлік оқыту жағдайында физика курсынан өтілген тақырыпты бекітуге арналған есептерді шығару кезінде қарапайым білік пен дағдыны қалыптастыру. Физикакурсын оқытуда компьютерді есептеу құралы ретінде пайдалану мұнай –газ өндірісіне байланысты құбылыстарды зерттеуге жол ашады. Бұл құбылыстар математикалық түрлендірулердің күрделілігін толық қарастырмаған немесе көп уақыт шығындауды керек ететін. Есептегіш техниканың табиғи түрде кең тарауынан туындайтын, компьютермен жұмыс істеудің оқу –танымдық мотивімен қатар, компьютердің кәсіптік мазмұнды, яғни, маманның болашақ кәсібіне байланысты есептерді шығару мүмкіндігіне қатысты мотивтер де пайда болуда.

Күрделі процесстерді модельдеу режимінде компьютерлік оқыту құралдарының мүмкіндігін пайдалану. Бұл компьютерді физика курсын оқытудағы оқу құралы ретінде қолданудың екінші функционалдық аспектісі. Мұның өзінің екі бағыты бар. Біріншіден, ішіне модельдеу кіретін компьютерлік программаның басым бөлігі илюстрациялық жұмысты орындауға бағдарланған. Компьютерді модельдеу құрылғысы ретінде пайдаланудың тағы бір бағытында модельдеу маңызды жаңа сапаға ие болады –есептеу экспериментінің негізіне айналады (зерттелетін объектінің математикалық моделін компьютер көмегімен оқып –үйрену )

Қарастырылған жұмыстарды талдау көрсеткендей, модельдеуші компьютерлік программаларды пайдалану физикалық құбылыстар мен заңдарды оқып –үйренуді көрнекілікпен қамтамассыз етумен қоса, оқушылар қолына танымдық түбегейлі жаңа құралын береді. Осының бәрі ұсынылатын оқу материалының мазмұнын қайта қарауға елеулі ықпал етеді және жаңадан фиикалық кәсіптік білім алуға жетелейді.

Сонымен қоса, компьютерді модельдеу құралы ретінде пайдалану есептегіш техникасымен жұмыстың сонылығына орай оқуға қызығуды арттырумен қатар, жалпы ынта –ықыласты дамытуға дамытуға әсер етеді. Сөйтіп, электрондық техниканың кең таралуы компьютерде операциялық жұмысқа ынталандырады. Оқушылардың ЭЕМ –ді пайдалана білуі өмірде кездесетін физиалық құбылыстарды зерттеуге, оқып –үйренуге арналған жаңа құралды иелену деген сөз.

Оқытылатын материалдың сызбалық иллютрациясы. Компьютердің сызбалық мүмкіндігінің молдығы дәрістік экспериментті бояулы суреттермен, сызбаларды, кестелермен байыта түсуге жол ашады, оларды есеп шарттарына да пайдалануға болады.

Физика сабақтарында оқушыларды компьютерлік техникаға қатыстырудың әр түрлі тәсілін қолдануға болды. Олардың бірі –компьютердің көмегімен физикалық есептерді шығару. Компьютер физика техникалық мазмұндағы есептерді терең зерттеулерге мүмкіндік береді.

Ондай есептерге мынандай есептер жатады:

1. 
   Белгілі формулалар бойынша көп қайталап есептеу жүргізуді талап ететін есептер.
   
2. 
   Физикалық процесстерді модельдегенде кейбір құбылыстарды сөзбен түсіндіру көзбен көруге қиын болатын есептер
   
3. 
   Физикалық процесстерді модельдегенде трансцедентті немесе жоғары дәрежелі теңдеулермен өрнектелетін есептер
   

Физикалық процестермен құбылыстарды модельдеу оқу процесін дамыту мен жетілдірудің болашағы болып табылады, әсіресе оқушылардың шығармашылық белсенділігін арттыруда зерттеу жұмыстарын дамытудағы ролі ерекше. Физикалық эксперименттерді модельдеу –мұғалімге сабақта физикалық ұғымдардың мағынасын тереңірек ашуға, оқушыларды физиканың қазіргі эксперименттік базасымен таныстыруға, физикалық құбылыстармен процесстерді зерттеу әдістерін толық түсіндіруге мүмкіндіктер береді.

Физикалық эксперименттің негізгі екі түрі бар.

-демонстрациялық тәжірибе

-лабораториялық тәжірибе

Компьютердің көмегімен жүргізілетін лабораториялық жұмыстардың мынадай ерекшелігі бар: оқушы жұмыста компьютер арқылы жұмыс жүргізудің жалпы әдістерін үйренеді. Компьютердің программалаушылық және графикалық мүмкіндіктерінің молдығы, физиканы оқытудағы көрнекі құралдар мен лабораторияларға қажетті құралдар мен матералдардың жоқтығына мұқтаждықты азайтады.

Электронды есептегіш машиналарды қолдану саласының кеңеюі, болашақта әрбір адамнан ЭЕМ-мен жұмыс жасай білуді талап етеді. Осыған орай, оқушылар мектеп қабырғасынан ЭЕМ-мен жұмыс істеп үйренуі тиіс. Ал, олардың таным деңгейін тек "информатика және есептеуіш техника негіздері" курсында кеңейту мүмкін емес. Электронды есептегіш техникаларын барлық сабақтарда жан-жақты мысалы, сабақ түсіндіруде, машықтық жұмыста, лабораториялық жұмыста, кайталау сабақтарында пайдаланған жөн. Міне, осындай электронды есептеу техникасын тиімді қолдана білудің жекелеген мысалдарының бірі - "физика - ЭЕМ - оқушы'" байланысы. Мектеп оқушыларының жаппай компьютерлік сауатын ашудың ең тиімді жолдарының бірі - ЭЕМ-ді барлық пәндерді оқыту барысында қолданып отыру болып табылады. Осы тұрғыда физика пәнінің мәні ерекше, себебі көптеген физикалық құбылыстарды компьютердің көмегімен көрсетуге болады.

Оқу тәрбие процесінде компьютерді қолданып сабақ өту өмір талабынан туындап отыр, өйткені компьютер оқушының интеллектуалды дамуы үшін күшті құрал болып табылады. Оқу процесінде компьютердің ең басты тиімділігі - оқушы компьютерді пайдалану арқылы өткен тақырыпты қызығушылыкпен, белсенділікпен меңгереді.

Қазіргі кезде көпшілік мектептерде азды-көпті компьютерлер бар және де информатика пәні өтіледі. Олай болса, компьютерді неге оқу процесіне кеңінен пайдаланбасқа деген сұрақ туады. Компьютерді оқу процесіне дұрыс пайдаланатын болсақ, онда:

біріншіден, оқушының физикалық ұғымдарды (амплитуда, период, жиілік, фаза, ығысу) тереңірек түсінуіне мүмкіндік жасаймыз;

екіншіден, физикалық құралдардың тапшылығы кезінде демонстрация мен лабораториялық жұмыстарды модельдеуде таптырмайтын әдістің бірі болып табылады;

үшіншіден, мектептерде керекті құрал есебінде кеңінен қолданылатын плакаттар, диапозитивтердің де ролін атқарады;

төртіншіден, әрбір оқытушының өз қалауынша программаны, физикалық шамалардың сан мәндерін өзгертуге мүмкіндігі бар.

Тармақталған тізбек үшін Кирхгоф заңдары: