Μοντελοποίηση ηλεκτρονικών υπολογιστών. Πείραμα υπολογιστή

Ένα πείραμα υπολογιστή με ένα μοντέλο συστήματος κατά τη διάρκεια της έρευνας και του σχεδιασμού του πραγματοποιείται προκειμένου να ληφθούν πληροφορίες σχετικά με τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας λειτουργίας του υπό εξέταση αντικειμένου. Το κύριο καθήκον του προγραμματισμού πειραμάτων υπολογιστή είναι η απόκτηση των απαραίτητων πληροφοριών για το υπό μελέτη σύστημα με περιορισμούς στους πόρους (κόστος χρόνου υπολογιστή, μνήμη κ.λπ.). Τα συγκεκριμένα προβλήματα που επιλύονται κατά τον προγραμματισμό πειραμάτων υπολογιστή περιλαμβάνουν τα καθήκοντα της μείωσης του χρόνου που δαπανάται στον υπολογιστή για τη μοντελοποίηση, την αύξηση της ακρίβειας και της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων μοντελοποίησης, τον έλεγχο της επάρκειας του μοντέλου κ.λπ.

Η αποτελεσματικότητα των πειραμάτων υπολογιστή με μοντέλα εξαρτάται σημαντικά από την επιλογή του πειραματικού σχεδίου, καθώς είναι το σχέδιο που καθορίζει τον όγκο και τη σειρά των υπολογισμών σε έναν υπολογιστή, τις μεθόδους συσσώρευσης και τη στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων μοντελοποίησης συστήματος . Ως εκ τούτου, το κύριο καθήκον του σχεδιασμού πειραμάτων υπολογιστή με ένα μοντέλο διατυπώνεται ως εξής: είναι απαραίτητο να ληφθούν πληροφορίες σχετικά με το αντικείμενο μοντελοποίησης, που καθορίζονται με τη μορφή ενός αλγορίθμου μοντελοποίησης (προγράμματος), με ελάχιστη ή περιορισμένη δαπάνη πόρων μηχανής για την υλοποίηση τη διαδικασία μοντελοποίησης.

Το πλεονέκτημα των πειραμάτων υπολογιστή έναντι των φυσικών είναι η δυνατότητα πλήρους αναπαραγωγής των πειραματικών συνθηκών με ένα μοντέλο του υπό μελέτη συστήματος . Ένα σημαντικό πλεονέκτημα έναντι των φυσικών είναι η ευκολία διακοπής και επανάληψης πειραμάτων υπολογιστή, που επιτρέπει τη χρήση διαδοχικών και ευρετικών τεχνικών σχεδιασμού που μπορεί να μην είναι εφικτές σε πειράματα με πραγματικά αντικείμενα. Όταν εργάζεστε με ένα μοντέλο υπολογιστή, είναι πάντα δυνατό να διακοπεί το πείραμα για το χρόνο που απαιτείται για την ανάλυση των αποτελεσμάτων και τη λήψη αποφάσεων σχετικά με την περαιτέρω πρόοδό του (για παράδειγμα, σχετικά με την ανάγκη αλλαγής των τιμών των χαρακτηριστικών του μοντέλου).

Το μειονέκτημα των πειραμάτων υπολογιστή είναι ότι τα αποτελέσματα μιας παρατήρησης εξαρτώνται από τα αποτελέσματα μιας ή περισσότερων προηγούμενων και επομένως περιέχουν λιγότερες πληροφορίες από τις ανεξάρτητες παρατηρήσεις.

Σε σχέση με μια βάση δεδομένων, ένα πείραμα υπολογιστή σημαίνει χειρισμό δεδομένων σύμφωνα με έναν δεδομένο στόχο χρησιμοποιώντας εργαλεία DBMS. Ο στόχος του πειράματος μπορεί να διαμορφωθεί με βάση τον συνολικό στόχο της προσομοίωσης και λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις του συγκεκριμένου χρήστη. Για παράδειγμα, υπάρχει μια βάση δεδομένων "Γραφείο Κοσμητείας". Ο γενικός στόχος της δημιουργίας αυτού του μοντέλου είναι η διαχείριση της εκπαιδευτικής διαδικασίας. Εάν χρειάζεται να λάβετε πληροφορίες σχετικά με τις επιδόσεις των μαθητών, μπορείτε να υποβάλετε αίτημα, π.χ. πραγματοποιήστε ένα πείραμα για να δοκιμάσετε τις απαραίτητες πληροφορίες.

Τα εργαλεία περιβάλλοντος DBMS σάς επιτρέπουν να εκτελείτε τις ακόλουθες λειτουργίες σε δεδομένα:

1) ταξινόμηση – ταξινόμηση δεδομένων σύμφωνα με ορισμένα κριτήρια.

2) αναζήτηση (φιλτράρισμα) – επιλογή δεδομένων που ικανοποιούν μια συγκεκριμένη προϋπόθεση.

3) δημιουργία πεδίων υπολογισμού - μετατροπή δεδομένων σε άλλο τύπο με βάση τύπους.

Η διαχείριση μοντέλων πληροφοριών είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την ανάπτυξη διαφόρων κριτηρίων αναζήτησης και ταξινόμησης δεδομένων. Σε αντίθεση με τα ντουλάπια αρχειοθέτησης χαρτιού, όπου η ταξινόμηση είναι δυνατή σύμφωνα με ένα ή δύο κριτήρια και η αναζήτηση πραγματοποιείται γενικά χειροκίνητα με ταξινόμηση μέσω καρτών, οι βάσεις δεδομένων υπολογιστών σάς επιτρέπουν να καθορίσετε οποιαδήποτε μορφή ταξινόμησης κατά διάφορα πεδία και διάφορα κριτήρια αναζήτησης. Ο υπολογιστής θα ταξινομήσει ή θα επιλέξει τις απαραίτητες πληροφορίες σύμφωνα με ένα δεδομένο κριτήριο χωρίς καμία επένδυση χρόνου.

Για την επιτυχή εργασία με ένα μοντέλο πληροφοριών, τα περιβάλλοντα λογισμικού βάσης δεδομένων σάς επιτρέπουν να δημιουργήσετε πεδία υπολογισμού στα οποία οι αρχικές πληροφορίες μετατρέπονται σε άλλη μορφή. Για παράδειγμα, με βάση τους βαθμούς του εξαμήνου, το GPA ενός φοιτητή μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας μια ειδική ενσωματωμένη συνάρτηση. Τέτοια υπολογισμένα πεδία χρησιμοποιούνται είτε ως πρόσθετες πληροφορίες είτε ως κριτήρια αναζήτησης και ταξινόμησης.

Ένα πείραμα υπολογιστή περιλαμβάνει δύο στάδια: δοκιμή (έλεγχος της ορθότητας των πράξεων) και διεξαγωγή πειράματος με πραγματικά δεδομένα.

Αφού δημιουργήσετε τύπους για πεδία υπολογισμού και φίλτρα, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι λειτουργούν σωστά. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να εισαγάγετε αρχεία δοκιμών για τα οποία το αποτέλεσμα της επέμβασης είναι γνωστό εκ των προτέρων.

Το πείραμα υπολογιστή τελειώνει με την έξοδο των αποτελεσμάτων σε μια μορφή κατάλληλη για ανάλυση και λήψη αποφάσεων. Ένα από τα πλεονεκτήματα των μοντέλων πληροφοριών υπολογιστή είναι η δυνατότητα δημιουργίας διαφόρων μορφών παρουσίασης των πληροφοριών εξόδου, που ονομάζονται αναφορές. Κάθε αναφορά περιέχει πληροφορίες σχετικές με το σκοπό του συγκεκριμένου πειράματος. Η ευκολία των αναφορών υπολογιστή έγκειται στο γεγονός ότι σας επιτρέπουν να ομαδοποιήσετε πληροφορίες σύμφωνα με καθορισμένα χαρακτηριστικά, να εισαγάγετε τα συνολικά πεδία για την καταμέτρηση εγγραφών ανά ομάδα και γενικά για ολόκληρη τη βάση δεδομένων και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσετε αυτές τις πληροφορίες για να λάβετε αποφάσεις.

Το περιβάλλον σάς επιτρέπει να δημιουργείτε και να αποθηκεύετε πολλές τυπικές, συχνά χρησιμοποιούμενες φόρμες αναφοράς. Με βάση τα αποτελέσματα ορισμένων πειραμάτων, μπορείτε να δημιουργήσετε μια προσωρινή αναφορά, η οποία διαγράφεται αφού αντιγραφεί σε ένα έγγραφο κειμένου ή εκτυπωθεί. Ορισμένα πειράματα δεν απαιτούν καθόλου αναφορά. Για παράδειγμα, είναι απαραίτητο να επιλεγεί ο πιο επιτυχημένος φοιτητής που θα χορηγήσει αυξημένη υποτροφία. Για να το κάνετε αυτό, απλώς ταξινομήστε με βάση τη μέση βαθμολογία των βαθμών του εξαμήνου. Η πρώτη εγγραφή στη λίστα των μαθητών θα περιέχει τις πληροφορίες που αναζητάτε.

Αρχική > Διάλεξη

ΔΙΑΛΕΞΗ

Θέμα: Πείραμα υπολογιστή. Ανάλυση αποτελεσμάτων προσομοίωσης

Για να δώσετε ζωή σε νέες σχεδιαστικές εξελίξεις, να εισαγάγετε νέες τεχνικές λύσεις στην παραγωγή ή να δοκιμάσετε νέες ιδέες, χρειάζεται ένα πείραμα. Ένα πείραμα είναι μια εμπειρία που εκτελείται με ένα αντικείμενο ή μοντέλο. Συνίσταται στην εκτέλεση ορισμένων ενεργειών και στον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο το πειραματικό δείγμα αντιδρά σε αυτές τις ενέργειες. Στο σχολείο κάνετε πειράματα σε μαθήματα βιολογίας, χημείας, φυσικής και γεωγραφίας. Πειράματα πραγματοποιούνται κατά τη δοκιμή νέων δειγμάτων προϊόντων σε επιχειρήσεις. Συνήθως, χρησιμοποιείται μια ειδικά δημιουργημένη εγκατάσταση για αυτό, η οποία επιτρέπει τη διεξαγωγή ενός πειράματος σε εργαστηριακές συνθήκες ή το ίδιο το πραγματικό προϊόν υποβάλλεται σε κάθε είδους δοκιμές (πείραμα πλήρους κλίμακας). Για να μελετηθούν, για παράδειγμα, οι λειτουργικές ιδιότητες οποιασδήποτε μονάδας ή εξαρτήματος, τοποθετείται σε θερμοστάτη, παγώνει σε ειδικούς θαλάμους, δοκιμάζεται σε βάσεις κραδασμών, πέφτει κ.λπ. Είναι καλό αν είναι νέο ρολόι ή ηλεκτρική σκούπα - όχι μεγάλη απώλεια κατά την καταστροφή. Τι γίνεται αν είναι αεροπλάνο ή πύραυλος; Τα πειράματα εργαστηρίου και πεδίου απαιτούν μεγάλο κόστος υλικού και χρόνο, αλλά η σημασία τους, ωστόσο, είναι πολύ μεγάλη. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών, μια νέα μοναδική μέθοδος έρευνας έχει εμφανιστεί - πείραμα υπολογιστή.Σε πολλές περιπτώσεις, μελέτες μοντέλων σε υπολογιστή έχουν έρθει να βοηθήσουν, και μερικές φορές ακόμη και να αντικαταστήσουν πειραματικά δείγματα και πάγκους δοκιμών. Το στάδιο της διεξαγωγής ενός πειράματος υπολογιστή περιλαμβάνει δύο στάδια: την κατάρτιση ενός σχεδίου πειράματος και τη διεξαγωγή έρευνας. Πειραματικό σχέδιο Το πειραματικό σχέδιο πρέπει να αντικατοπτρίζει ξεκάθαρα τη σειρά εργασίας με το μοντέλο. Το πρώτο σημείο ενός τέτοιου σχεδίου είναι πάντα η δοκιμή του μοντέλου. Δοκιμές - επεξεργάζομαι, διαδικασίαεπιταγέςορθότηταχτισμένομοντέλα. Δοκιμή - εργαλειοθήκηπρωτότυποδεδομένα, επιτρέπονταςκαθορίζωεξαιρετική-σθένοςκατασκευήμοντέλα. Για να είστε σίγουροι για την ορθότητα των ληφθέντων αποτελεσμάτων μοντελοποίησης, πρέπει:

ελέγξτε τον αλγόριθμο κατασκευής του αναπτυγμένου μοντέλου. βεβαιωθείτε ότι το κατασκευασμένο μοντέλο αντικατοπτρίζει σωστά τις ιδιότητες του πρωτοτύπου που ελήφθησαν υπόψη κατά τη μοντελοποίηση.

Για τον έλεγχο της ορθότητας του αλγορίθμου κατασκευής του μοντέλου, χρησιμοποιείται ένα δοκιμαστικό σύνολο αρχικών δεδομένων, για το οποίο το τελικό αποτέλεσμα είναι γνωστό εκ των προτέρων ή προκαθορισμένο με άλλους τρόπους. Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείτε τύπους υπολογισμού στη μοντελοποίηση, τότε πρέπει να επιλέξετε πολλές επιλογές για τα αρχικά δεδομένα και να τις υπολογίσετε "μη αυτόματα". Αυτές είναι δοκιμαστικές εργασίες. Όταν κατασκευάζεται το μοντέλο, δοκιμάζετε με τις ίδιες εκδόσεις των δεδομένων εισόδου και συγκρίνετε τα αποτελέσματα της μοντελοποίησης με τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τον υπολογισμό. Εάν τα αποτελέσματα συμπίπτουν, τότε ο αλγόριθμος αναπτύσσεται σωστά, εάν όχι, πρέπει να αναζητήσουμε και να εξαλείψουμε την αιτία της ασυμφωνίας τους. Τα δεδομένα δοκιμής μπορεί να μην αντικατοπτρίζουν καθόλου την πραγματική κατάσταση και μπορεί να μην φέρουν σημασιολογικό περιεχόμενο. Ωστόσο, τα αποτελέσματα που λαμβάνονται κατά τη διαδικασία δοκιμής μπορεί να σας οδηγήσουν να σκεφτείτε την αλλαγή της αρχικής πληροφορίας ή του συμβολικού μοντέλου, κυρίως στο τμήμα όπου ενσωματώνεται το σημασιολογικό περιεχόμενο. Για να βεβαιωθείτε ότι το κατασκευασμένο μοντέλο αντικατοπτρίζει τις ιδιότητες του πρωτοτύπου που ελήφθησαν υπόψη κατά τη μοντελοποίηση, είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα δοκιμαστικό παράδειγμα με πραγματικά δεδομένα πηγής. Διεξαγωγή έρευνας Μετά τη δοκιμή, όταν έχετε εμπιστοσύνη στην ορθότητα του κατασκευασμένου μοντέλου, μπορείτε να προχωρήσετε απευθείας στη διεξαγωγή έρευνας. Το σχέδιο πρέπει να περιλαμβάνει ένα πείραμα ή μια σειρά πειραμάτων που ικανοποιούν τους στόχους μοντελοποίησης. Κάθε πείραμα πρέπει να συνοδεύεται από κατανόηση των αποτελεσμάτων, η οποία χρησιμεύει ως βάση για την ανάλυση των αποτελεσμάτων της μοντελοποίησης και τη λήψη αποφάσεων. Το σχήμα για την προετοιμασία και τη διεξαγωγή ενός πειράματος υπολογιστή φαίνεται στο Σχήμα 11.7.

ΔΟΚΙΜΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ

ΔΙΕΞΑΓΩΓΗ ΕΡΕΥΝΑΣ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

Ρύζι. 11.7. Σχέδιο πειράματος υπολογιστή

Ανάλυση αποτελεσμάτων προσομοίωσης

Ο απώτερος στόχος της μοντελοποίησης είναι η λήψη μιας απόφασης, η οποία θα πρέπει να αναπτυχθεί με βάση μια ολοκληρωμένη ανάλυση των αποτελεσμάτων της μοντελοποίησης. Αυτό το στάδιο είναι καθοριστικό - είτε συνεχίζετε την έρευνα είτε την τελειώνετε. Το Σχήμα 11.2 δείχνει ότι το στάδιο ανάλυσης αποτελεσμάτων δεν μπορεί να υπάρξει αυτόνομα. Τα ευρήματα συχνά συμβάλλουν στη διεξαγωγή μιας πρόσθετης σειράς πειραμάτων και μερικές φορές στην αλλαγή του προβλήματος. Η βάση για την ανάπτυξη μιας λύσης είναι τα αποτελέσματα δοκιμών και πειραμάτων. Εάν τα αποτελέσματα δεν ανταποκρίνονται στους στόχους της εργασίας, σημαίνει ότι έγιναν λάθη στα προηγούμενα στάδια. Αυτό μπορεί να είναι είτε μια εσφαλμένη διατύπωση του προβλήματος, είτε μια υπερβολικά απλοποιημένη κατασκευή ενός μοντέλου πληροφοριών, είτε μια αποτυχημένη επιλογή μεθόδου ή περιβάλλοντος μοντελοποίησης ή παραβίαση τεχνολογικών τεχνικών κατά την κατασκευή ενός μοντέλου. Εάν εντοπιστούν τέτοια σφάλματα, τότε απαιτείται προσαρμογή μοντέλου,δηλαδή επιστροφή σε ένα από τα προηγούμενα στάδια. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι τα πειραματικά αποτελέσματα να ανταποκριθούν στους στόχους της μοντελοποίησης. Το κύριο πράγμα είναι να θυμάστε πάντα: ένα εντοπισμένο σφάλμα είναι επίσης αποτέλεσμα. Όπως λέει η λαϊκή σοφία, μαθαίνεις από τα λάθη. Ο μεγάλος Ρώσος ποιητής A.S. Pushkin έγραψε επίσης σχετικά: Ω, πόσες υπέροχες ανακαλύψεις προετοιμάζονται για εμάς από το πνεύμα της φώτισης και της εμπειρίας, ο γιος των δύσκολων λαθών, και η ιδιοφυΐα, ο φίλος των παραδόξων, και η τύχη, ο Θεός ο εφευρέτης. ..

ΔοκιμέςερωτήσειςΚαικαθήκοντα

Να αναφέρετε τους δύο κύριους τύπους προβλημάτων μοντελοποίησης μοντελοποίησης.

Στο περίφημο «Βιβλίο Προβλημάτων» του G. Oster υπάρχει το εξής πρόβλημα:

Η κακιά μάγισσα, δουλεύοντας ακούραστα, μετατρέπει 30 πριγκίπισσες την ημέρα σε κάμπιες. Πόσες μέρες θα της πάρει για να μετατρέψει 810 πριγκίπισσες σε κάμπιες; Πόσες πριγκίπισσες θα πρέπει να μετατρέπονται σε κάμπιες την ημέρα για να ολοκληρώσουν τη δουλειά σε 15 ημέρες; Ποια ερώτηση μπορεί να ταξινομηθεί ως τύπος "τι θα συμβεί αν..." και ποια ερώτηση μπορεί να ταξινομηθεί ως "πώς να το κάνουμε έτσι...";

Αναφέρετε τους πιο γνωστούς σκοπούς του μόντελινγκ. Επισημοποιήστε το χιουμοριστικό πρόβλημα από το "Problem Book" του G. Oster:

Από δύο θαλάμους που βρίσκονται σε απόσταση 27 χιλιομέτρων το ένα από το άλλο, δύο επιθετικοί σκύλοι πήδηξαν το ένα προς το άλλο την ίδια στιγμή. Το πρώτο τρέχει με ταχύτητα 4 km/h και το δεύτερο τρέχει με 5 km/h. Πόσο καιρό θα πάρει για να ξεκινήσει ο αγώνας; Εντός έδρας: §11.4, 11.5.

1. Έννοια της πληροφορίας

   Εγγραφο

   Ο κόσμος γύρω μας είναι πολύ διαφορετικός και αποτελείται από έναν τεράστιο αριθμό διασυνδεδεμένων αντικειμένων. Για να βρεις τη θέση σου στη ζωή, από την παιδική ηλικία, μαζί με τους γονείς σου, και μετά με τους δασκάλους σου, μαθαίνεις όλη αυτή τη διαφορετικότητα βήμα-βήμα.

2. Επιμέλεια παραγωγής V. Zemskikh Editor N. Fedorova Art editor R. Yatsko Layout T. Petrova Proofreaders M. Odinokova, M. Shchukina bbk 65. 290-214

   Βιβλίο

   Ш39 Οργανωτική κουλτούρα και ηγεσία / Μετάφρ. από τα Αγγλικά επεξεργάστηκε από V. A. Spivak. - Αγία Πετρούπολη: Peter, 2002. - 336 σελ.: ill. - (Σειρά «Θεωρία και Πράξη Διοίκησης»).

3. Εκπαιδευτικό και μεθοδολογικό συγκρότημα στον κλάδο: «Μάρκετινγκ» ειδικότητα: 080116 «Μαθηματικές μέθοδοι στα οικονομικά»

   Σύμπλεγμα εκπαίδευσης και μεθοδολογίας

   Τομέας επαγγελματικής δραστηριότητας: ανάλυση και μοντελοποίηση οικονομικών διαδικασιών και αντικειμένων σε μικρο, μακρο και παγκόσμιο επίπεδο. παρακολούθηση οικονομικών και μαθηματικών μοντέλων· πρόβλεψη, προγραμματισμός και βελτιστοποίηση οικονομικών συστημάτων.

Δημοτική Αυτόνομη

εκπαιδευτικό ίδρυμα

"Γυμνάσιο Νο. 31"

Syktyvkar

Πείραμα υπολογιστή

σε μάθημα φυσικής γυμνασίου.

Reizer E.E.

Δημοκρατία της Κόμης

σολ .Syktyvkar

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ:

ΕΓΩ. Εισαγωγή

II. Είδη και ρόλος του πειράματος στη μαθησιακή διαδικασία.

III. Χρήση υπολογιστή στα μαθήματα φυσικής.

V. Συμπέρασμα.

VI. Γλωσσάριο.

VII. Βιβλιογραφία.

VIII. Εφαρμογές:

1. Ταξινόμηση φυσικού πειράματος

2. Αποτελέσματα της έρευνας των μαθητών

3. Χρήση υπολογιστή κατά τη διάρκεια πειράματος επίδειξης και επίλυσης προβλημάτων

4. Χρήση υπολογιστή κατά τη διάρκεια

Εργαστηριακή και πρακτική εργασία

ΠΕΙΡΑΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ

ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης.

…Ήρθε η ώρα του οπλισμού

καθηγητές με ένα νέο εργαλείο,

και το αποτέλεσμα είναι άμεσο

θα επηρεάσει τις επόμενες γενιές.

Potashnik M.M.,

Ακαδημαϊκός της Ρωσικής Ακαδημίας Εκπαίδευσης, Διδάκτωρ Παιδαγωγικών Επιστημών, Καθηγητής.

ΕΓΩ. Εισαγωγή.

Η φυσική είναι μια πειραματική επιστήμη. Η επιστημονική δραστηριότητα ξεκινά με την παρατήρηση. Η παρατήρηση είναι πολύτιμη όταν ελέγχονται επακριβώς οι συνθήκες που την επηρεάζουν. Αυτό είναι δυνατό εάν οι συνθήκες είναι σταθερές, γνωστές και μπορούν να αλλάξουν κατόπιν αιτήματος του παρατηρητή. Η παρατήρηση που πραγματοποιείται υπό αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες ονομάζεται πείραμα. Και οι ακριβείς επιστήμες χαρακτηρίζονται από μια οργανική σύνδεση μεταξύ των παρατηρήσεων και του πειράματος με τον προσδιορισμό των αριθμητικών τιμών των χαρακτηριστικών των αντικειμένων και των διαδικασιών που μελετώνται.

Ένα πείραμα είναι το πιο σημαντικό μέρος της επιστημονικής έρευνας, η βάση της οποίας είναι ένα επιστημονικά διεξαγόμενο πείραμα με επακριβώς ληφθείσες και ελεγχόμενες συνθήκες. Η ίδια η λέξη πείραμα προέρχεται από τη λατινική πειραματικό- δοκιμή, εμπειρία. Στην επιστημονική γλώσσα και στην ερευνητική εργασία, ο όρος «πείραμα» χρησιμοποιείται συνήθως με μια έννοια κοινή σε μια σειρά σχετικών εννοιών: εμπειρία, στοχευμένη παρατήρηση, αναπαραγωγή ενός αντικειμένου γνώσης, οργάνωση ειδικών συνθηκών για την ύπαρξή του, επαλήθευση πρόβλεψης. Αυτή η ιδέα περιλαμβάνει την επιστημονική οργάνωση πειραμάτων και την παρατήρηση του υπό μελέτη φαινομένου κάτω από συνθήκες που λαμβάνονται επακριβώς υπόψη, γεγονός που καθιστά δυνατή την παρακολούθηση της πορείας των φαινομένων και την αναδημιουργία της κάθε φορά που αυτές οι συνθήκες επαναλαμβάνονται. Η ίδια η έννοια του «πειράματος» σημαίνει μια ενέργεια που αποσκοπεί στη δημιουργία συνθηκών για την υλοποίηση ενός συγκεκριμένου φαινομένου και, ει δυνατόν, του πιο συχνού, δηλ. δεν περιπλέκεται από άλλα φαινόμενα. Ο κύριος σκοπός του πειράματος είναι ο εντοπισμός των ιδιοτήτων των υπό μελέτη αντικειμένων, ο έλεγχος της εγκυρότητας των υποθέσεων και, στη βάση αυτή, η ευρεία και σε βάθος μελέτη του θέματος της επιστημονικής έρευνας.

ΠρινXVIIIγ., όταν η φυσική ήταν μια ώραΑυτή η φιλοσοφία, οι επιστήμονες θεωρούσαν κορμούςτα επιστημονικά συμπεράσματα αποτελούν τη βάση του και μόνοπείραμα σκέψης θα μπορούσε να είναι γιαείναι πειστικά στη διαμόρφωση μιας άποψηςσχετικά με τη δομή του κόσμου, βασικό fiζυτικούς νόμους. Ο Γαλιλαίος, ο οποίοςδικαίως θεωρείται ο πατέρας του πειράματοςtal physics, δεν μπόρεσε να αποδείξει τίποτα στους συγχρόνους του κάνοντας πειράματα μεπέφτουν μπάλες διαφορετικής μάζας από το Πιζάνουρανοξύστης. «Η ιδέα του Γαλιλαίου προκάλεσε περιφρονητικά σχόλια και σύγχυση».Πείραμα σκέψης σεανάλυση της συμπεριφοράς τριών σωμάτων ίσης μάζαςsy, δύο εκ των οποίων ήταν συγγενείςμια ένδειξη αποδείχθηκε ότι ήταν για τους συναδέλφους τουπιο πειστικό παρά άμεσαπραγματική εμπειρία.

Με παρόμοιο τρόπο, ο Γαλιλαίος απέδειξε την εγκυρότητα του νόμου της αδράνειας με δύο κεκλιμένα επίπεδα και μπάλες να κινούνται κατά μήκος τους. Ο ίδιος ο I. Newton προσπάθησε να τεκμηριώσει τους νόμους που ήταν γνωστοί και ανακάλυψε στο βιβλίο του «Mathematical Foundations of Natural Philosophy», χρησιμοποιώντας το σχήμα του Ευκλείδη, εισάγοντας αξιώματα και θεωρήματα που βασίζονται σε αυτούς. Στο εξώφυλλο αυτού του βιβλίου

απεικονίζει γη, βουνό (ΣΟΛ)και ένα κανόνι ( Π) (Εικ. 1).

Το κανόνι εκτοξεύει οβίδες που πέφτουν σε διαφορετικές αποστάσεις από το βουνό ανάλογα με την αρχική τους ταχύτητα. Με μια ορισμένη ταχύτητα, ο πυρήνας κάνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τη Γη. Ο Νεύτων, με το σχέδιό του, πρότεινε τη δυνατότητα δημιουργίας τεχνητών δορυφόρων της Γης, που δημιουργήθηκαν αρκετούς αιώνες αργότερα.

Σε αυτό το στάδιο ανάπτυξης της φυσικής, ήταν απαραίτητο ένα πείραμα σκέψης, αφού λόγω της έλλειψης απαραίτητων οργάνων και τεχνολογικής βάσης, ένα πραγματικό πείραμα ήταν αδύνατο. Το σκεπτικό πείραμα χρησιμοποιήθηκε τόσο από τον D.C. Maxwell κατά τη δημιουργία ενός συστήματος βασικών εξισώσεων ηλεκτροδυναμικής (αν και τα αποτελέσματα φυσικών πειραμάτων που έγιναν νωρίτερα από τον M. Faraday χρησιμοποιήθηκαν επίσης), όσο και από τον A. Einstein κατά την ανάπτυξη της θεωρίας της σχετικότητας.

Έτσι, τα πειράματα σκέψης είναι ένα από τα συστατικά της ανάπτυξης νέων θεωριών. Τα περισσότερα σωματικά πειράματα αρχικά προσομοιώθηκαν και πραγματοποιήθηκαν διανοητικά, και στη συνέχεια στην πραγματικότητα. Παρακάτω θα δώσουμε παραδείγματα πειραμάτων σκέψης που έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της φυσικής.

Τον 5ο αιώνα ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ. Ο φιλόσοφος Ζήνων δημιούργησε μια λογική αντίφαση μεταξύ των πραγματικών φαινομένων και αυτού που μπορεί να ληφθεί μέσω λογικών συναγωγών. Πρότεινε ένα πείραμα σκέψης στο οποίο έδειξε ότι ένα βέλος δεν θα έπιανε ποτέ μια πάπια (Εικ. 2).

Ο Γ. Γαλιλαίος στο επιστημονικό του έργο κατέφυγε σε συλλογισμούς βασισμένους στην κοινή λογική, αναφερόμενος στα λεγόμενα «νοητικά πειράματα». Οι οπαδοί του Αριστοτέλη, διαψεύδοντας τις ιδέες του Γαλιλαίου, ανέφεραν μια σειρά από «επιστημονικά» επιχειρήματα. Ωστόσο, ο Γαλιλαίος ήταν μεγάλος πολεμιστής και τα αντεπιχειρήματά του ήταν αδιαμφισβήτητα. Για τους επιστήμονες εκείνης της εποχής, ο λογικός συλλογισμός ήταν πιο πειστικός από τα πειραματικά στοιχεία.

"Κρητιδική" φυσική,όπως και άλλες μέθοδοι διδασκαλίας της φυσικής που δεν αντιστοιχούν στην πειραματική μέθοδο κατανόησης της φύσης, άρχισε να επιτίθεται στο ρωσικό σχολείο πριν από περίπου 10-12 χρόνια. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το επίπεδο παροχής εξοπλισμού σχολικής τάξης έπεσε κάτω από το 20% του απαιτούμενου. η βιομηχανία που παρήγαγε εκπαιδευτικό εξοπλισμό ουσιαστικά σταμάτησε να λειτουργεί. Το λεγόμενο προστατευόμενο κονδύλι του προϋπολογισμού «για εξοπλισμό», το οποίο μπορούσε να δαπανηθεί μόνο για τον προορισμό του, εξαφανίστηκε από τις σχολικές εκτιμήσεις. Όταν έγινε αντιληπτή η κρίσιμη κατάσταση, το υποπρόγραμμα «Physics Cabinet» εντάχθηκε στο ομοσπονδιακό πρόγραμμα «Educational Technology». Στο πλαίσιο του προγράμματος, αποκαταστάθηκε η παραγωγή κλασικού εξοπλισμού και αναπτύχθηκε σύγχρονος σχολικός εξοπλισμός, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης των πιο πρόσφατων τεχνολογιών πληροφοριών και υπολογιστών. Οι πιο ριζικές αλλαγές έχουν συμβεί στον εξοπλισμό για μετωπική εργασία· θεματικά σύνολα εξοπλισμού στη μηχανική, τη μοριακή φυσική και τη θερμοδυναμική, την ηλεκτροδυναμική και την οπτική έχουν αναπτυχθεί και παραχθεί σε μαζικές ποσότητες (το σχολείο διαθέτει ένα πλήρες σετ αυτού του νέου εξοπλισμού για αυτούς τους τομείς ).

Ο ρόλος και η θέση του ανεξάρτητου πειράματος στην έννοια της φυσικής αγωγής έχουν αλλάξει: το πείραμα δεν είναι μόνο ένα μέσο ανάπτυξης πρακτικών δεξιοτήτων, αλλά γίνεται ένας τρόπος κατάκτησης της μεθόδου της γνώσης. Ο υπολογιστής «έκρηξε» στη σχολική ζωή με τρομερή ταχύτητα.

Ο υπολογιστής ανοίγει νέους δρόμους στην ανάπτυξη της σκέψης, παρέχοντας νέες ευκαιρίες για ενεργητική μάθηση. Διεξαγωγή μαθημάτων με χρήση υπολογιστή

οι ασκήσεις, οι δοκιμές και οι εργαστηριακές εργασίες, καθώς και η καταγραφή της προόδου γίνονται πιο αποτελεσματικές και μια τεράστια ροή πληροφοριών γίνεται εύκολα προσβάσιμη. Η χρήση υπολογιστή στα μαθήματα φυσικής βοηθά επίσης στην εφαρμογή της αρχής του προσωπικού ενδιαφέροντος των μαθητών για την εκμάθηση του υλικού και πολλών άλλων αρχών της αναπτυξιακής εκπαίδευσης.
Ωστόσο, κατά τη γνώμη μου, ένας υπολογιστής δεν μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως έναν δάσκαλο. Ο δάσκαλος έχει την ευκαιρία να ενδιαφέρει τους μαθητές, να προκαλέσει την περιέργειά τους, να κερδίσει την εμπιστοσύνη τους, μπορεί να στρέψει την προσοχή τους σε ορισμένες πτυχές του θέματος που μελετάται, να επιβραβεύσει τις προσπάθειές τους και να τους αναγκάσει να μάθουν. Ένας υπολογιστής δεν θα μπορέσει ποτέ να αναλάβει έναν τέτοιο ρόλο ως δάσκαλος.

Το εύρος χρήσης του υπολογιστή σε εξωσχολικές δραστηριότητες είναι επίσης ευρύ: συμβάλλει στην ανάπτυξη γνωστικού ενδιαφέροντος για το θέμα, διευρύνει τη δυνατότητα ανεξάρτητης δημιουργικής αναζήτησης για μαθητές που είναι πιο παθιασμένοι με τη φυσική.

II. Είδη και ρόλος του πειράματος στη μαθησιακή διαδικασία.

Κύριοι τύποι φυσικών πειραμάτων:

Εμπειρία επίδειξης;

Μετωπικές εργαστηριακές εργασίες;

Φυσικό εργαστήριο;

Πειραματική εργασία;

Πειραματική εργασία στο σπίτι;

Πειραματιστείτε χρησιμοποιώντας υπολογιστή (νέα προβολή).

Πείραμα επίδειξηςείναι ένα από τα συστατικά ενός εκπαιδευτικού φυσικού πειράματος και είναι μια αναπαραγωγή φυσικών φαινομένων από έναν δάσκαλο σε ένα τραπέζι επίδειξης χρησιμοποιώντας ειδικά όργανα. Αναφέρεται σε επεξηγηματικές βιωματικές μεθόδους διδασκαλίας. Ο ρόλος ενός πειράματος επίδειξης στη διδασκαλία καθορίζεται από το ρόλο που διαδραματίζει το πείραμα στη φυσική και την επιστήμη ως πηγή γνώσης και κριτήριο της αλήθειας του και τις δυνατότητές του για την οργάνωση των εκπαιδευτικών και γνωστικών δραστηριοτήτων των μαθητών.

Η σημασία του φυσικού πειράματος επίδειξης είναι η εξής:

Οι μαθητές εξοικειώνονται με την πειραματική μέθοδο γνώσης στη φυσική, με τον ρόλο του πειράματος στη φυσική έρευνα (με αποτέλεσμα να αναπτύσσουν μια επιστημονική κοσμοθεωρία).

Οι μαθητές αναπτύσσουν ορισμένες πειραματικές δεξιότητες: ικανότητα παρατήρησης φαινομένων, ικανότητα υποβολής υποθέσεων, ικανότητα προγραμματισμού πειράματος, ικανότητα ανάλυσης αποτελεσμάτων, ικανότητα δημιουργίας σχέσεων μεταξύ ποσοτήτων, ικανότητα εξαγωγής συμπερασμάτων κ.λπ.

Ένα πείραμα επίδειξης, ως μέσο σαφήνειας, βοηθά στην οργάνωση της αντίληψης των μαθητών για το εκπαιδευτικό υλικό, την κατανόηση και την απομνημόνευσή του. επιτρέπει την πολυτεχνική εκπαίδευση των φοιτητών· βοηθά στην αύξηση του ενδιαφέροντος για τη μελέτη της φυσικής και στη δημιουργία κινήτρων για μάθηση. Αλλά όταν ένας δάσκαλος διεξάγει ένα πείραμα επίδειξης, οι μαθητές παρατηρούν μόνο παθητικά το πείραμα που διεξάγει ο δάσκαλος, χωρίς να κάνουν τίποτα με τα χέρια τους. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να υπάρχουν ανεξάρτητα πειράματα από μαθητές στη φυσική.

Η διδασκαλία της φυσικής δεν μπορεί να παρουσιαστεί μόνο με τη μορφή θεωρητικών μαθημάτων, ακόμα κι αν στους μαθητές παρουσιάζονται πειράματα φυσικής επίδειξης στην τάξη. Σε όλους τους τύπους αισθητηριακής αντίληψης, είναι επιτακτική ανάγκη να προστεθεί η "εργασία με τα χέρια σας" στην τάξη. Αυτό επιτυγχάνεται όταν οι μαθητές ολοκληρώσουν εργαστηριακό φυσικό πείραμα, όταν οι ίδιοι συναρμολογούν εγκαταστάσεις, πραγματοποιούν μετρήσεις φυσικών μεγεθών και πραγματοποιούν πειράματα. Τα εργαστηριακά μαθήματα προκαλούν πολύ μεγάλο ενδιαφέρον μεταξύ των μαθητών, κάτι που είναι φυσικό, αφού σε αυτή την περίπτωση ο μαθητής μαθαίνει για τον κόσμο γύρω του με βάση τη δική του εμπειρία και τα δικά του συναισθήματα.

Η σημασία των εργαστηριακών μαθημάτων στη φυσική έγκειται στο γεγονός ότι οι μαθητές αναπτύσσουν ιδέες για το ρόλο και τη θέση του πειράματος στη γνώση. Κατά την εκτέλεση πειραμάτων, οι μαθητές αναπτύσσουν πειραματικές δεξιότητες, οι οποίες περιλαμβάνουν τόσο πνευματικές όσο και πρακτικές δεξιότητες. Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει τις δεξιότητες για τον προσδιορισμό του σκοπού ενός πειράματος, την υποβολή υποθέσεων, την επιλογή οργάνων, τον σχεδιασμό ενός πειράματος, τον υπολογισμό σφαλμάτων, την ανάλυση των αποτελεσμάτων και τη σύνταξη μιας αναφοράς για την εργασία που έχει γίνει. Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει τις δεξιότητες για τη συναρμολόγηση μιας πειραματικής διάταξης, την παρατήρηση, τη μέτρηση και το πείραμα.

Επιπλέον, η σημασία του εργαστηριακού πειράματος έγκειται στο γεγονός ότι όταν το εκτελούν, οι μαθητές αναπτύσσουν τόσο σημαντικές προσωπικές ιδιότητες όπως η ακρίβεια στην εργασία με όργανα. διατήρηση καθαριότητας και τάξης στο χώρο εργασίας, στις σημειώσεις που έγιναν κατά τη διάρκεια του πειράματος, οργάνωση, επιμονή στην απόκτηση αποτελεσμάτων. Αναπτύσσουν μια συγκεκριμένη κουλτούρα ψυχικής και σωματικής εργασίας.

- αυτό είναι ένα είδος πρακτικής εργασίας όταν όλοι οι μαθητές μιας τάξης εκτελούν ταυτόχρονα τον ίδιο τύπο πειράματος χρησιμοποιώντας τον ίδιο εξοπλισμό. Η εργαστηριακή εργασία στο μπροστινό μέρος εκτελείται συχνότερα από μια ομάδα μαθητών που αποτελείται από δύο άτομα· μερικές φορές είναι δυνατό να οργανωθεί μεμονωμένη εργασία. Αντίστοιχα, το γραφείο θα πρέπει να διαθέτει 15-20 σετ οργάνων για μετωπική εργαστηριακή εργασία. Ο συνολικός αριθμός τέτοιων συσκευών θα είναι περίπου χίλια τεμάχια. Τα ονόματα των μετωπικών εργαστηριακών εργασιών δίνονται στο πρόγραμμα σπουδών. Υπάρχουν πολλά από αυτά, παρέχονται για σχεδόν κάθε θέμα του μαθήματος της φυσικής. Πριν από την εκτέλεση της εργασίας, ο δάσκαλος προσδιορίζει την ετοιμότητα των μαθητών να εκτελέσουν συνειδητά την εργασία, καθορίζει το σκοπό της μαζί τους, συζητά την πρόοδο της εργασίας, τους κανόνες για την εργασία με όργανα και τις μεθόδους υπολογισμού των σφαλμάτων μέτρησης. Η εργαστηριακή εργασία στο μπροστινό μέρος δεν είναι πολύ περίπλοκη σε περιεχόμενο, σχετίζεται στενά χρονολογικά με το υλικό που μελετάται και, κατά κανόνα, έχει σχεδιαστεί για ένα μάθημα. Περιγραφές εργαστηριακών εργασιών βρίσκονται στα σχολικά εγχειρίδια φυσικής.

Εργαστήριο Φυσικήςπραγματοποιείται με στόχο την επανάληψη, την εμβάθυνση, τη διεύρυνση και τη γενίκευση της γνώσης που αποκτήθηκε από διάφορα θέματα του μαθήματος της φυσικής, την ανάπτυξη και τη βελτίωση των πειραματικών δεξιοτήτων των μαθητών χρησιμοποιώντας πιο περίπλοκο εξοπλισμό, ένα πιο περίπλοκο πείραμα και την ανάπτυξη της ανεξαρτησίας τους στην επίλυση προβλημάτων. που σχετίζονται με το πείραμα. Ένα εργαστήριο φυσικής δεν σχετίζεται χρονικά με το υλικό που μελετάται· πραγματοποιείται, κατά κανόνα, στο τέλος του ακαδημαϊκού έτους, μερικές φορές στο τέλος του πρώτου και του δεύτερου εξαμήνου και περιλαμβάνει μια σειρά πειραμάτων σχετικά με ένα συγκεκριμένο θέμα. Οι μαθητές εκτελούν σωματική πρακτική εργασία σε μια ομάδα 2-4 ατόμων χρησιμοποιώντας διάφορους εξοπλισμούς. Κατά τα επόμενα μαθήματα γίνεται αλλαγή εργασιών, η οποία γίνεται σύμφωνα με ειδικά διαμορφωμένο ωράριο. Κατά την κατάρτιση ενός προγράμματος, λάβετε υπόψη τον αριθμό των μαθητών στην τάξη, τον αριθμό των εργαστηρίων και τη διαθεσιμότητα εξοπλισμού. Σε κάθε εργαστήριο φυσικής διατίθενται δύο διδακτικές ώρες, κάτι που απαιτεί την εισαγωγή διπλών μαθημάτων φυσικής στο πρόγραμμα. Αυτό παρουσιάζει δυσκολίες. Για το λόγο αυτό και λόγω έλλειψης απαραίτητου εξοπλισμού, ασκούνται μονόωρα φυσικά εργαστήρια. Πρέπει να σημειωθεί ότι η δίωρη εργασία είναι προτιμότερη, καθώς οι εργασίες του εργαστηρίου είναι πιο σύνθετες από τις μετωπικές εργαστηριακές εργασίες, εκτελούνται σε πιο σύνθετο εξοπλισμό και το μερίδιο της ανεξάρτητης συμμετοχής των μαθητών είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι στην περίπτωση των μετωπική εργαστηριακή εργασία. Για κάθε εργασία, ο δάσκαλος πρέπει να συντάξει οδηγίες, οι οποίες πρέπει να περιέχουν το όνομα, τον σκοπό, τη λίστα συσκευών και εξοπλισμού, μια σύντομη θεωρία, μια περιγραφή συσκευών άγνωστων στους μαθητές και ένα σχέδιο για την ολοκλήρωση της εργασίας. Μετά την ολοκλήρωση της εργασίας, οι μαθητές πρέπει να υποβάλουν έκθεση, η οποία πρέπει να περιέχει τον τίτλο της εργασίας, τον σκοπό της εργασίας, μια λίστα οργάνων, ένα διάγραμμα ή σχέδιο της εγκατάστασης, ένα σχέδιο εκτέλεσης της εργασίας, έναν πίνακα αποτελεσμάτων , τύπους με τους οποίους υπολογίστηκαν οι τιμές των ποσοτήτων, υπολογισμοί σφαλμάτων μέτρησης και συμπεράσματα. Κατά την αξιολόγηση της εργασίας των μαθητών σε ένα εργαστήριο, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η προετοιμασία τους για εργασία, μια αναφορά για την εργασία, το επίπεδο ανάπτυξης των δεξιοτήτων, η κατανόηση του θεωρητικού υλικού και οι πειραματικές μέθοδοι έρευνας που χρησιμοποιήθηκαν.

Ν και σήμερα ενδιαφέρον γιαπρώην περιφερειακή εργασία υπαγορεύεται ακόμη και λόγους για κοινωνικούς και οικονομικούςΚινέζικος χαρακτήρας. Λόγω της τρέχουσας «υποχρηματοδότησης» του σχολείου, εμείςεργαστήριο σωματικής γήρανσηςΗ βάση των γραφείων είναι π.χμπορεί να παίξει η περιφερειακή εργασίαγια το σχολείο ο ρόλος μιας εφεδρικής διαδρομής, η οποίαry είναι σε θέση να σώσει τη φυσική πρώηνπείραμα. Η εγγύηση για αυτό είναι η έκπληξητέλειος συνδυασμός απλότητας εξοπλισμούγνώση σοβαρής και βαθιάς φυσικής,που μπορεί να παρατηρηθεί στα καλύτερα παραδείγματα αυτών των προβλημάτων.Οργανική εφαρμογή πειραματικόςεργασίες σε παραδοσιακέςσχήμα διδασκαλίας μάθημα σχολικής φυσικήςκαθίσταται δυνατήμόνο όταν χρησιμοποιείται κατάλληλος

τεχνολογίες.

να συνηθίσουν οι μαθητές να επεκτείνουν ανεξάρτητα τις γνώσεις που αποκτήθηκαν στην τάξη και να αποκτήσουν νέες, να αναπτύξουν πειραματικές δεξιότητες μέσω της χρήσης οικιακών ειδών και σπιτικών συσκευών. αναπτύξουν ενδιαφέρον? παρέχετε ανατροφοδότηση (τα αποτελέσματα που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια του DER μπορεί να είναι ένα πρόβλημα που πρέπει να λυθεί στο επόμενο μάθημα ή μπορεί να χρησιμεύσει ως ενίσχυση του υλικού).

Ολα τα παραπανω κύριους τύπουςΤο εκπαιδευτικό φυσικό πείραμα πρέπει να συμπληρωθεί με ένα πείραμα με χρήση υπολογιστή, πειραματικές εργασίες και πειραματική εργασία στο σπίτι. Δυνατότητες υπολογιστήεπιτρέπω
διαφοροποιούν τις πειραματικές συνθήκες, κατασκευάζουν ανεξάρτητα μοντέλα εγκαταστάσεων και παρατηρούν τη λειτουργία τους, αναπτύσσουν την ικανότητα πειραματίστηκεεργασία με μοντέλα υπολογιστών,κάνει υπολογισμούς αυτόματα.

Από την άποψή μας, αυτό το είδος πειράματος θα πρέπει να συμπληρώνει το εκπαιδευτικό πείραμα σε όλα τα στάδια της μάθησης βάσει δραστηριοτήτων, καθώς συμβάλλει στην ανάπτυξη της χωρικής φαντασίας και της δημιουργικής σκέψης.

III . Χρήση υπολογιστή στα μαθήματα φυσικής.

Η φυσική είναι μια πειραματική επιστήμη. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τη μελέτη της φυσικής χωρίς εργαστηριακή εργασία. Δυστυχώς, ο εξοπλισμός ενός φυσικού εργαστηρίου δεν επιτρέπει πάντα προγραμματικές εργαστηριακές εργασίες και δεν επιτρέπει την εισαγωγή νέων εργασιών που απαιτούν πιο πολύπλοκο εξοπλισμό. Ένας προσωπικός υπολογιστής έρχεται στη διάσωση, ο οποίος σας επιτρέπει να εκτελέσετε αρκετά περίπλοκες εργαστηριακές εργασίες. Σε αυτά, ο δάσκαλος μπορεί, κατά την κρίση του, να αλλάξει τις αρχικές παραμέτρους των πειραμάτων, να παρατηρήσει πώς αλλάζει το ίδιο το φαινόμενο ως αποτέλεσμα, να αναλύσει αυτό που είδε και να βγάλει κατάλληλα συμπεράσματα.

Η δημιουργία του προσωπικού υπολογιστή οδήγησε σε νέες τεχνολογίες πληροφοριών που βελτιώνουν σημαντικά την ποιότητα της αφομοίωσης των πληροφοριών, επιταχύνοντας την πρόσβαση σε αυτές και επιτρέποντας τη χρήση της τεχνολογίας υπολογιστών σε μια μεγάλη ποικιλία τομέων της ανθρώπινης δραστηριότητας.

Οι σκεπτικιστές θα υποστηρίξουν ότι σήμερα ένας προσωπικός υπολογιστής πολυμέσων είναι πολύ ακριβός για να εξοπλίσει τα σχολεία της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Ωστόσο, ένας προσωπικός υπολογιστής είναι το πνευματικό τέκνο της προόδου και η πρόοδος, όπως γνωρίζουμε, δεν μπορεί να σταματήσει από προσωρινές οικονομικές δυσκολίες (επιβράδυνση - ναι, σταμάτησε - ποτέ). Προκειμένου να συμβαδίσει με το σύγχρονο επίπεδο του παγκόσμιου πολιτισμού, θα πρέπει να εισαχθεί, ει δυνατόν, στα ρωσικά σχολεία μας.

Έτσι, ο υπολογιστής μετατρέπεται από μια εξωτική μηχανή σε ένα άλλο τεχνικό εργαλείο διδασκαλίας, ίσως το πιο ισχυρό και πιο αποτελεσματικό από όλα τα προηγούμενα τεχνικά μέσα που είχε στη διάθεσή του ο δάσκαλος.

Είναι γνωστό ότι ένα μάθημα φυσικής γυμνασίου περιλαμβάνει ενότητες, η μελέτη και κατανόηση των οποίων απαιτεί ανεπτυγμένη ευφάνταστη σκέψη, ικανότητα ανάλυσης και σύγκρισης. Πρώτα απ 'όλα, μιλάμε για ενότητες όπως "Μοριακή Φυσική", μερικά κεφάλαια "Ηλεκτροδυναμική", "Πυρηνική Φυσική", "Οπτική" κ.λπ. Αυστηρά μιλώντας, σε οποιοδήποτε τμήμα του μαθήματος της φυσικής μπορείτε να βρείτε κεφάλαια που είναι δύσκολο να καταλάβεις.

Όπως δείχνει η 14ετής εργασιακή εμπειρία, οι μαθητές δεν έχουν τις απαραίτητες δεξιότητες σκέψης για τη βαθιά κατανόηση των φαινομένων και των διαδικασιών που περιγράφονται σε αυτές τις ενότητες. Σε τέτοιες καταστάσεις, σύγχρονα τεχνικά βοηθήματα διδασκαλίας, και πρώτα απ 'όλα, ένας προσωπικός υπολογιστής, έρχονται σε βοήθεια του δασκάλου.

Η ιδέα της χρήσης ενός προσωπικού υπολογιστή για την προσομοίωση διαφόρων φυσικών φαινομένων, την επίδειξη της δομής και της αρχής λειτουργίας των φυσικών συσκευών προέκυψε πριν από αρκετά χρόνια, μόλις εμφανίστηκε η τεχνολογία υπολογιστών στο σχολείο. Ήδη τα πρώτα μαθήματα με χρήση υπολογιστή έδειξαν ότι με τη βοήθειά τους είναι δυνατό να λυθούν ορισμένα προβλήματα που υπήρχαν πάντα στη διδασκαλία της σχολικής φυσικής.

Ας απαριθμήσουμε μερικά από αυτά. Πολλά φαινόμενα δεν μπορούν να επιδειχθούν σε μια σχολική τάξη φυσικής. Για παράδειγμα, αυτά είναι φαινόμενα του μικροκόσμου, ή διαδικασίες που συμβαίνουν γρήγορα, ή πειράματα με όργανα που δεν υπάρχουν στο γραφείο. Ως αποτέλεσμα, οι μαθητές δυσκολεύονται να τα μάθουν γιατί δεν μπορούν να τα φανταστούν νοητικά. Ένας υπολογιστής όχι μόνο μπορεί να δημιουργήσει ένα μοντέλο τέτοιων φαινομένων, αλλά σας επιτρέπει επίσης να αλλάξετε τις συνθήκες της διαδικασίας και να το "κύλιση" με τη βέλτιστη ταχύτητα για αφομοίωση.

Η μελέτη της δομής και της αρχής λειτουργίας διαφόρων φυσικών συσκευών είναι αναπόσπαστο μέρος των μαθημάτων φυσικής. Συνήθως, όταν μελετά μια συγκεκριμένη συσκευή, ο δάσκαλος την επιδεικνύει, εξηγεί την αρχή της λειτουργίας, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο ή διάγραμμα. Αλλά οι μαθητές συχνά δυσκολεύονται να φανταστούν ολόκληρη την αλυσίδα των φυσικών διεργασιών που διασφαλίζουν τη λειτουργία μιας δεδομένης συσκευής. Ειδικά προγράμματα υπολογιστών καθιστούν δυνατή τη «συναρμολόγηση» μιας συσκευής από μεμονωμένα μέρη και την αναπαραγωγή με δυναμική και βέλτιστη ταχύτητα των διεργασιών που διέπουν την αρχή της λειτουργίας της. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατή η «κύλιση» της κινούμενης εικόνας πολλές φορές.

Φυσικά, ο υπολογιστής μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε άλλους τύπους μαθημάτων: όταν μελετάτε ανεξάρτητα νέο υλικό, κατά την επίλυση προβλημάτων, κατά τη διάρκεια δοκιμών.

Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η χρήση των υπολογιστών στα μαθήματα φυσικής τους μετατρέπει σε μια πραγματική δημιουργική διαδικασία και καθιστά δυνατή την εφαρμογή των αρχών της αναπτυξιακής εκπαίδευσης.

Λίγα λόγια πρέπει να ειπωθούν για την ανάπτυξη μαθημάτων υπολογιστών. Γνωρίζουμε πακέτα προγραμμάτων για τη «σχολική» φυσική, που αναπτύχθηκαν στο Πανεπιστήμιο Voronezh, στο Τμήμα Φυσικής και Μαθηματικών του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας, και οι συγγραφείς έχουν στη διάθεσή τους ένα ηλεκτρονικό εγχειρίδιο σε δίσκο λέιζερ, «Φυσική σε εικόνες», το οποίο έχει γίνει ευρέως γνωστό. Τα περισσότερα είναι φτιαγμένα επαγγελματικά, έχουν όμορφα γραφικά, περιέχουν καλά κινούμενα σχέδια, είναι πολυλειτουργικά, με λίγα λόγια έχουν πολλά πλεονεκτήματα. Αλλά ως επί το πλείστον δεν χωρούν στο περίγραμμα του συγκεκριμένου μαθήματος. Με τη βοήθειά τους, είναι αδύνατο να επιτευχθούν όλοι οι στόχοι που θέτει ο δάσκαλος στο μάθημα.

Έχοντας πραγματοποιήσει τα πρώτα μας μαθήματα υπολογιστών, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι απαιτούν ειδική προετοιμασία. Αρχίσαμε να γράφουμε σενάρια για τέτοια μαθήματα, οργανικά «υφαίνουμε» σε αυτά τόσο ένα πραγματικό πείραμα όσο και ένα εικονικό (δηλαδή υλοποιημένο σε οθόνη οθόνης). Θα ήθελα ιδιαίτερα να σημειώσω ότι η μοντελοποίηση διαφόρων φαινομένων δεν αντικαθιστά σε καμία περίπτωση πραγματικές, «ζωντανές» εμπειρίες, αλλά σε συνδυασμό με αυτές μας επιτρέπει να εξηγήσουμε το νόημα αυτού που συμβαίνει σε υψηλότερο επίπεδο. Η εμπειρία της δουλειάς μας δείχνει ότι τέτοια μαθήματα προκαλούν πραγματικό ενδιαφέρον στους μαθητές και αναγκάζουν όλους να εργαστούν, ακόμα και εκείνα τα παιδιά που δυσκολεύονται στη φυσική. Ταυτόχρονα, η ποιότητα της γνώσης αυξάνεται αισθητά. Παραδείγματα χρήσης υπολογιστή στην τάξη ως ΔΣΜ μπορούν να συνεχιστούν για αρκετό καιρό.

Ο υπολογιστής χρησιμοποιείται ευρέως ως τεχνική πολλαπλασιασμού για τον έλεγχο των μαθητών και τη διεξαγωγή τεστ πολλαπλών επιλογών (το καθένα έχει τη δική του εργασία). Σε κάθε περίπτωση, με τη βοήθεια προγραμμάτων αναζήτησης, ένας δάσκαλος μπορεί να βρει πολλά ενδιαφέροντα πράγματα στο Διαδίκτυο.

Ο υπολογιστής είναι απαραίτητος βοηθός στις εξωσχολικές τάξεις, κατά την εκτέλεση πρακτικών και εργαστηριακών εργασιών και την επίλυση πειραματικών προβλημάτων. Οι μαθητές το χρησιμοποιούν για να επεξεργαστούν τα αποτελέσματα των μικρών ερευνητικών τους εργασιών: να φτιάξουν πίνακες, να δημιουργήσουν γραφήματα, να πραγματοποιήσουν υπολογισμούς, να δημιουργήσουν απλά μοντέλα φυσικών διεργασιών. Αυτή η χρήση ενός υπολογιστή αναπτύσσει δεξιότητες στην απόκτηση γνώσεων ανεξάρτητα, την ικανότητα ανάλυσης αποτελεσμάτων και διαμορφώνει τη φυσική σκέψη.

IV. Παραδείγματα χρήσης υπολογιστή σε διαφορετικούς τύπους πειραμάτων.

Ο υπολογιστής ως στοιχείο της εκπαιδευτικής πειραματικής διάταξης χρησιμοποιείται σε διαφορετικά στάδια του μαθήματος και σχεδόν σε όλους τους τύπους πειραμάτων (συνήθως πειράματα επίδειξης και εργαστηριακές εργασίες).

Μάθημα «Δομή της ύλης» (πείραμα επίδειξης)

Στόχος: να μελετηθεί η δομή της ύλης σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης, να εντοπιστούν ορισμένες κανονικότητες στη δομή των σωμάτων σε αέριες, υγρές και στερεές καταστάσεις.

Όταν επεξηγείται νέο υλικό, χρησιμοποιείται κινούμενη εικόνα υπολογιστή για να καταδείξει ξεκάθαρα τη διάταξη των μορίων σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης.

Ο υπολογιστής σας επιτρέπει να δείξετε τις διαδικασίες μετάβασης από τη μια κατάσταση συσσωμάτωσης στην άλλη, την αύξηση της ταχύτητας κίνησης των μορίων με την αύξηση της θερμοκρασίας, το φαινόμενο της διάχυσης και την πίεση αερίου.

Μάθημα επίλυσης προβλημάτων με θέμα: «Κίνηση υπό γωνία προς τον ορίζοντα».

Σκοπός: μελέτη της βαλλιστικής κίνησης, η εφαρμογή της στην καθημερινή ζωή.

Χρησιμοποιώντας κινούμενα σχέδια υπολογιστή, μπορείτε να δείξετε πώς αλλάζει η τροχιά της κίνησης ενός σώματος (υψόμετρο και απόσταση πτήσης) ανάλογα με την αρχική ταχύτητα και τη γωνία πρόσπτωσης. Η χρήση ενός υπολογιστή με αυτόν τον τρόπο σάς επιτρέπει να το κάνετε αυτό σε λίγα λεπτά, γεγονός που εξοικονομεί χρόνο για την επίλυση άλλων προβλημάτων και σώζει τους μαθητές από το να χρειάζεται να ζωγραφίσουν μια εικόνα για κάθε πρόβλημα (πράγμα που δεν τους αρέσει πραγματικά).

Το μοντέλο δείχνει την κίνηση ενός σώματος που ρίχνεται υπό γωνία ως προς την οριζόντια. Μπορείτε να αλλάξετε το αρχικό ύψος, καθώς και το μέγεθος και την κατεύθυνση της ταχύτητας του σώματος. Στη λειτουργία "Στροβοσκοπικό", το διάνυσμα της ταχύτητας του εκτοξευόμενου σώματος και οι προβολές του στον οριζόντιο και τον κατακόρυφο άξονα εμφανίζονται στην τροχιά σε τακτά χρονικά διαστήματα.

Εργαστηριακή εργασία «Μελέτη ισοθερμικής διεργασίας».

Σκοπός: Να καθοριστεί πειραματικά η σχέση μεταξύ πίεσης και όγκου αερίου σε σταθερή θερμοκρασία.

Η εργασία συνοδεύεται πλήρως από υπολογιστή (όνομα, σκοπός, επιλογή εξοπλισμού, διαδικασία εκτέλεσης της εργασίας, απαραίτητοι υπολογισμοί). Το αντικείμενο είναι ο αέρας στο σωλήνα. Οι παράμετροι σε δύο καταστάσεις λαμβάνονται υπόψη: αρχική και συμπιεσμένη. Γίνονται οι αντίστοιχοι υπολογισμοί. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται και κατασκευάζεται ένα γράφημα με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν.

Πειραματική εργασία: προσδιορισμός του αριθμού Pi με ζύγιση.

Στόχος: προσδιορίστε την τιμή του Pi με διαφορετικούς τρόπους. Δείξτε ότι μπορεί να ισούται με 3,14 ζυγίζοντας.

Για την εκτέλεση της εργασίας, ένα τετράγωνο και ένας κύκλος κόβονται από το ίδιο υλικό, έτσι ώστε η ακτίνα του κύκλου να είναι ίση με την πλευρά του τετραγώνου, και αυτά τα σχήματα ζυγίζονται. Ο αριθμός Pi υπολογίζεται μέσω του λόγου των μαζών ενός κύκλου και ενός τετραγώνου.

Πείραμα στο σπίτι για τη μελέτη των χαρακτηριστικών της ταλαντευτικής κίνησης.

Στόχος: να εμπεδωθούν οι γνώσεις που αποκτήθηκαν στο μάθημα σχετικά με την περίοδο και τη συχνότητα των ταλαντώσεων ενός μαθηματικού εκκρεμούς.

Ένα μοντέλο ταλαντευόμενου εκκρεμούς είναι κατασκευασμένο από αυτοσχέδια μέσα (ένα μικρό σώμα κρέμεται σε ένα σχοινί)· για το πείραμα, πρέπει να έχετε ένα ρολόι με δεύτερο χέρι. Μετά την καταμέτρηση 30 ταλαντώσεων για ορισμένο χρόνο, υπολογίζεται η περίοδος και η συχνότητα. Μπορείτε να πραγματοποιήσετε ένα πείραμα με διαφορετικά σώματα, αποδεικνύοντας ότι τα χαρακτηριστικά των κραδασμών δεν εξαρτώνται από το σώμα. Και επίσης, πραγματοποιώντας ένα πείραμα με νήματα διαφορετικού μήκους, μπορείτε να δημιουργήσετε την αντίστοιχη εξάρτηση. Όλα τα αποτελέσματα στο σπίτι πρέπει να συζητούνται στην τάξη.

Πειραματική εργασία: υπολογισμός εργασίας και κινητικής ενέργειας.

Σκοπός: να δείξει πώς η αξία του μηχανικού έργου και της κινητικής ενέργειας εξαρτάται από διάφορες συνθήκες του προβλήματος.

Χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή, η σχέση μεταξύ της βαρύτητας (σωματικό βάρος), της δύναμης έλξης, της γωνίας εφαρμογής της δύναμης και του συντελεστή τριβής αποκαλύπτεται πολύ γρήγορα.

Το μοντέλο απεικονίζει την έννοια της μηχανικής εργασίας χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της κίνησης ενός μπλοκ σε ένα επίπεδο με τριβή υπό τη δράση μιας εξωτερικής δύναμης που κατευθύνεται σε μια ορισμένη γωνία προς τον ορίζοντα. Αλλάζοντας τις παραμέτρους του μοντέλου (μάζα του μπλοκ t, συντελεστής τριβής, συντελεστής και κατεύθυνση της ενεργού δύναμης φά ), μπορείτε να παρακολουθείτε την ποσότητα της εργασίας που γίνεται όταν κινείται το μπλοκ, τη δύναμη τριβής και την εξωτερική δύναμη. Επαληθεύστε σε ένα πείραμα υπολογιστή ότι το άθροισμα αυτών των έργων είναι ίσο με την κινητική ενέργεια του μπλοκ. Σημειώστε ότι το έργο που γίνεται από τη δύναμη τριβής ΕΝΑπάντα αρνητικό.

Παρόμοιες εργασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση των γνώσεων των μαθητών. Ο υπολογιστής σας επιτρέπει γρήγορα να αλλάξετε τις παραμέτρους της εργασίας, δημιουργώντας έτσι έναν μεγάλο αριθμό επιλογών (η εξαπάτηση εξαλείφεται). Το πλεονέκτημα αυτού του τύπου εργασίας είναι η γρήγορη επαλήθευση. Η εργασία μπορεί να ελεγχθεί άμεσα παρουσία μαθητών. Οι μαθητές έχουν αποτελέσματα και μπορούν να αξιολογήσουν οι ίδιοι τις γνώσεις τους.

Προετοιμασία για την Ενιαία Κρατική Εξέταση.

Στόχος: να μάθουν τα παιδιά να απαντούν γρήγορα και σωστά στις ερωτήσεις του τεστ.

Μέχρι σήμερα, έχει αναπτυχθεί ένα πρόγραμμα για την προετοιμασία των μαθητών για να περάσουν την Ενιαία Κρατική Εξέταση. Περιέχει δοκιμαστικές εργασίες διαφόρων επιπέδων δυσκολίας για όλα τα τμήματα του μαθήματος της σχολικής φυσικής.

V. Συμπέρασμα.

Η διδασκαλία της φυσικής στο σχολείο περιλαμβάνει τη συνεχή συνοδεία του μαθήματος με πειράματα επίδειξης. Ωστόσο, στα σύγχρονα σχολεία, η διεξαγωγή πειραματικών εργασιών στη φυσική είναι συχνά δύσκολη λόγω έλλειψης διδακτικού χρόνου και έλλειψης σύγχρονου υλικού και τεχνικού εξοπλισμού. Και ακόμη κι αν το εργαστήριο της τάξης φυσικής είναι πλήρως εξοπλισμένο με τα απαιτούμενα όργανα και υλικά, ένα πραγματικό πείραμα απαιτεί πολύ περισσότερο χρόνο τόσο για προετοιμασία και διεξαγωγή όσο και για ανάλυση των αποτελεσμάτων της εργασίας. Επιπλέον, λόγω των ιδιαιτεροτήτων του (σημαντική μέτρηση λάθη, χρονικοί περιορισμοί του μαθήματος κ.λπ.) ένα πραγματικό πείραμα συχνά δεν συνειδητοποιεί τον κύριο σκοπό του - να χρησιμεύσει ως πηγή γνώσης για τα φυσικά πρότυπα και τους νόμους. Όλες οι προσδιορισμένες εξαρτήσεις είναι μόνο κατά προσέγγιση· συχνά ένα σωστά υπολογισμένο σφάλμα υπερβαίνει τις ίδιες τις μετρούμενες τιμές.

Ένα πείραμα υπολογιστή μπορεί να συμπληρώσει το «πειραματικό» μέρος ενός μαθήματος φυσικής και να αυξήσει σημαντικά την αποτελεσματικότητα των μαθημάτων. Όταν το χρησιμοποιείτε, μπορείτε να απομονώσετε το κύριο πράγμα σε ένα φαινόμενο, να αποκόψετε δευτερεύοντες παράγοντες, να προσδιορίσετε μοτίβα, να πραγματοποιήσετε επανειλημμένα δοκιμές με μεταβλητές παραμέτρους, να αποθηκεύσετε τα αποτελέσματα και να επιστρέψετε στην έρευνά σας σε κατάλληλη στιγμή. Επιπλέον, ένας πολύ μεγαλύτερος αριθμός πειραμάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί στην έκδοση υπολογιστή. Αυτός ο τύπος πειράματος υλοποιείται χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο υπολογιστή ενός συγκεκριμένου νόμου, φαινομένου, διαδικασίας κ.λπ. Η εργασία με αυτά τα μοντέλα ανοίγει τεράστιες γνωστικές ευκαιρίες για τους μαθητές, καθιστώντας τους όχι μόνο παρατηρητές, αλλά και ενεργούς συμμετέχοντες στα πειράματα που διεξάγονται.

Τα περισσότερα διαδραστικά μοντέλα παρέχουν επιλογές για την αλλαγή των αρχικών παραμέτρων και των πειραματικών συνθηκών σε μεγάλο εύρος, μεταβάλλοντας τη χρονική τους κλίμακα, καθώς και την προσομοίωση καταστάσεων που δεν είναι διαθέσιμες σε πραγματικά πειράματα.

Ένα άλλο θετικό σημείο είναι ότι ο υπολογιστής παρέχει μια μοναδική ευκαιρία, που δεν εφαρμόζεται σε πραγματικό φυσικό πείραμα, να απεικονίσει όχι ένα πραγματικό φυσικό φαινόμενο, αλλά το απλοποιημένο θεωρητικό του μοντέλο, το οποίο σας επιτρέπει να βρείτε γρήγορα και αποτελεσματικά τους κύριους φυσικούς νόμους του παρατηρούμενου φαινομένου . Επιπλέον, ο μαθητής μπορεί ταυτόχρονα να παρατηρήσει την κατασκευή των αντίστοιχων γραφικών εξαρτήσεων ενώ το πείραμα προχωρά. Ο γραφικός τρόπος εμφάνισης των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης διευκολύνει τους μαθητές να αφομοιώσουν μεγάλες ποσότητες πληροφοριών που λαμβάνονται. Τέτοια μοντέλα έχουν ιδιαίτερη αξία, καθώς οι μαθητές, κατά κανόνα, αντιμετωπίζουν σημαντικές δυσκολίες στην κατασκευή και την ανάγνωση γραφημάτων.

Είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ότι δεν μπορούν να φανταστούν ο μαθητής όλες οι διαδικασίες, τα φαινόμενα, τα ιστορικά πειράματα στη φυσική χωρίς τη βοήθεια εικονικών μοντέλων (για παράδειγμα, ο κύκλος Carnot, η διαμόρφωση και η αποδιαμόρφωση, το πείραμα του Michelson στη μέτρηση της ταχύτητας φως, το πείραμα του Ράδερφορντ, κ.λπ.). Τα διαδραστικά μοντέλα επιτρέπουν στον μαθητή να δει τις διαδικασίες σε μια απλοποιημένη μορφή, να φανταστεί διαγράμματα εγκατάστασης και να διεξάγει πειράματα που είναι γενικά αδύνατα στην πραγματική ζωή, για παράδειγμα, τον έλεγχο της λειτουργίας ενός πυρηνικού αντιδραστήρα.

Σήμερα, υπάρχει ήδη μια σειρά από παιδαγωγικά εργαλεία λογισμικού (PPS), με τη μια ή την άλλη μορφή που περιέχουν διαδραστικά μοντέλα στη φυσική. Δυστυχώς, κανένα από αυτά δεν απευθύνεται άμεσα στη σχολική χρήση. Ορισμένα μοντέλα είναι υπερφορτωμένα με τη δυνατότητα αλλαγής παραμέτρων λόγω της εστίασής τους στην εφαρμογή στα πανεπιστήμια· σε άλλα προγράμματα, το διαδραστικό μοντέλο είναι μόνο ένα στοιχείο που απεικονίζει το κύριο υλικό. Επιπλέον, τα μοντέλα είναι διάσπαρτα σε διαφορετικά διδακτικά επιτελεία. Για παράδειγμα, το "Physics in Pictures" της εταιρείας Physikon, ενώ είναι το πιο βέλτιστο για τη διεξαγωγή ενός μετωπικού πειράματος υπολογιστή, είναι χτισμένο σε ξεπερασμένες πλατφόρμες και δεν υποστηρίζει χρήση σε τοπικά δίκτυα. Άλλα λογισμικά διδασκαλίας, όπως το «Open Physics» της ίδιας εταιρείας, περιέχουν, μαζί με μοντέλα, μια τεράστια σειρά πληροφοριακού υλικού που δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί κατά τη διάρκεια της εργασίας στην τάξη. Όλα αυτά περιπλέκουν σημαντικά την επιλογή και τη χρήση μοντέλων υπολογιστών κατά τη διεξαγωγή μαθημάτων φυσικής σε σχολεία δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.

Το κυριότερο είναι ότι για την αποτελεσματική χρήση ενός πειράματος υπολογιστή απαιτείται διδακτικό προσωπικό που είναι ειδικά προσανατολισμένο για χρήση στο λύκειο. Πρόσφατα, παρατηρείται μια τάση για τη δημιουργία εξειδικευμένου διδακτικού προσωπικού για σχολεία στο πλαίσιο ομοσπονδιακών έργων, όπως διαγωνισμοί για προγραμματιστές εκπαιδευτικού λογισμικού που διοργανώνονται από το Εθνικό Ίδρυμα Εκπαίδευσης Προσωπικού. Ίσως τα επόμενα χρόνια να δούμε διδακτικό προσωπικό που υποστηρίζει ολοκληρωμένα πειράματα υπολογιστή στα μαθήματα φυσικής γυμνασίου. Προσπάθησα να αποκαλύψω όλα αυτά τα σημεία στη δουλειά μου.

VI. Γλωσσάριο.

Πείραμαείναι μια αισθητηριακή-αντικειμενική δραστηριότητα στην επιστήμη.

Φυσικό πείραμα- αυτή είναι η παρατήρηση και ανάλυση των υπό μελέτη φαινομένων υπό ορισμένες συνθήκες, που επιτρέπει σε κάποιον να παρακολουθεί την πορεία των φαινομένων και να την αναδημιουργεί κάθε φορά υπό σταθερές συνθήκες.

Επίδειξηείναι ένα φυσικό πείραμα που αντιπροσωπεύει φυσικά φαινόμενα, διαδικασίες, μοτίβα, που γίνονται αντιληπτά οπτικά.

Μπροστινές εργαστηριακές εργασίες– ένα είδος πρακτικής εργασίας που εκτελείται κατά τη διαδικασία μελέτης του υλικού του προγράμματος, όταν όλοι οι μαθητές της τάξης εκτελούν ταυτόχρονα τον ίδιο τύπο πειράματος, χρησιμοποιώντας τον ίδιο εξοπλισμό.

Εργαστήριο Φυσικής– πρακτική εργασία που εκτελείται από φοιτητές κατά την ολοκλήρωση προηγούμενων ενοτήτων του μαθήματος (ή στο τέλος του έτους), σε πιο σύνθετο εξοπλισμό, με μεγαλύτερο βαθμό ανεξαρτησίας από ό,τι σε εργαστηριακές εργασίες πρώτης γραμμής.

Πειραματική εργασία στο σπίτι- το πιο απλό ανεξάρτητο πείραμα που γίνεται από μαθητές στο σπίτι, εκτός σχολείου, χωρίς άμεση καθοδήγηση από τον δάσκαλο.

Πειραματικές εργασίες– προβλήματα στα οποία το πείραμα χρησιμεύει ως μέσο για τον προσδιορισμό ορισμένων αρχικών ποσοτήτων που είναι απαραίτητες για επίλυση· δίνει απάντηση στο ερώτημα που τίθεται σε αυτό ή αποτελεί μέσο ελέγχου των υπολογισμών που γίνονται σύμφωνα με την συνθήκη.

VII. Βιβλιογραφία:

1. Bashmakov L.I., S.N. Pozdnyakov, N.A Reznik «Information Learning περιβάλλον», Αγία Πετρούπολη: «Svet», σελ.121, 1997.

2 Belostotsky P.I., G. Yu. Maksimova, N.N. Gomulina "Τεχνολογίες υπολογιστών: ένα σύγχρονο μάθημα στη φυσική και την αστρονομία." Εφημερίδα «Φυσική» Νο 20, σελ. 3, 1999.

3. Burov V.A. «Πείραμα επίδειξης στη φυσική στο γυμνάσιο». Διαφωτισμός Μόσχας 1979

4. Butikov E.I. Βασικές αρχές της κλασικής δυναμικής και υπολογιστικής μοντελοποίησης. Υλικά του 7ου επιστημονικού και μεθοδολογικού συνεδρίου, Academic Gymnasium, St. Petersburg - Old Peterhof, σελ. 47, 1998.

5. Vinnitsky Yu.A., G.M. Nurmukhamedov «Πείραμα υπολογιστή σε μάθημα φυσικής γυμνασίου». Περιοδικό «Η Φυσική στο Σχολείο» Νο 6, σελ. 42, 2006.

6. Golelov A.A. Έννοιες της σύγχρονης φυσικής επιστήμης: εγχειρίδιο. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙ. – Μ.: Ανθρωπιστικό εκδοτικό κέντρο ΒΛΑΔΟΣ, 1998

7. Kavtrev A.F. «Μεθοδολογία χρήσης μοντέλων υπολογιστών στα μαθήματα φυσικής». Πέμπτο διεθνές συνέδριο «Η φυσική στο σύστημα της σύγχρονης εκπαίδευσης» (FSSO-99), περιλήψεις, τόμος 3, Στ. Αγία Πετρούπολη: «Εκδοτικός Οίκος του Ρωσικού Κρατικού Παιδαγωγικού Πανεπιστημίου με το όνομα A.I. Herzen», σελ. 98-99, 1999.

8. Kavtrev A.F. "Μοντέλα υπολογιστών σε σχολικό μάθημα φυσικής." Περιοδικό «Εργαλεία Υπολογιστών στην Εκπαίδευση», Αγία Πετρούπολη: «Πληροφορική της Εκπαίδευσης», 12, σελ. 41-47, 1998.

9. Θεωρία και μέθοδοι διδασκαλίας της φυσικής στο σχολείο. Γενικά θέματα. Επιμέλεια Σ.Ε. Kameneykogo, N.S. Πουρίσεβα. Μ: «Ακαδημία», 2000

10. Trofimova T.I. «Μάθημα Φυσικής», εκδ. «Γυμνάσιο», Μ., 1999

11. Chirtsov A.S. Οι τεχνολογίες της πληροφορίας στη διδασκαλία της φυσικής. Περιοδικό «Εργαλεία Υπολογιστών στην Εκπαίδευση», Αγία Πετρούπολη: «Πληροφορική της Εκπαίδευσης», 12, σελ. Ζ, 1999.

Παράρτημα Νο. 1

Ταξινόμηση φυσικού πειράματος

Παράρτημα Νο. 2

Αποτελέσματα μαθητικής έρευνας.

Διεξήχθη έρευνα μεταξύ των μαθητών των τάξεων 5 Κ, 6 Α, 7 – 11 για τις ακόλουθες ερωτήσεις:

Τι ρόλο παίζει το πείραμα για εσάς όταν σπουδάζετε φυσική;

Το πρόγραμμα έχει δημιουργήσει 107 μοντέλα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επεξήγηση νέου υλικού και την επίλυση πειραματικών προβλημάτων. Θα ήθελα να δώσω μερικά παραδείγματα που χρησιμοποιώ στα μαθήματά μου.

Απόσπασμα του μαθήματος «Πυρηνικές αντιδράσεις. Πυρηνική διάσπαση."

Στόχος: να διατυπωθούν οι έννοιες των πυρηνικών αντιδράσεων και να αποδειχθεί η ποικιλομορφία τους. Αναπτύξτε μια κατανόηση της ουσίας αυτών των διαδικασιών.

Ο υπολογιστής χρησιμοποιείται κατά την επεξήγηση νέου υλικού για να δείξει με μεγαλύτερη σαφήνεια τις διαδικασίες που μελετώνται, σας επιτρέπει να αλλάξετε γρήγορα τις συνθήκες αντίδρασης και καθιστά δυνατή την επιστροφή στις προηγούμενες συνθήκες.


Αυτό το μοντέλο δείχνει

διάφορους τύπους πυρηνικών μετασχηματισμών.

Πυρηνικοί μετασχηματισμοί συμβαίνουν ως αποτέλεσμα

διεργασίες ραδιενεργού διάσπασης πυρήνων και

λόγω πυρηνικών αντιδράσεων που συνοδεύονται

σχάση ή σύντηξη πυρήνων.

Οι αλλαγές που συμβαίνουν στους πυρήνες μπορούν να αναλυθούν

σε τρεις ομάδες:

1. αλλαγή ενός από τα νουκλεόνια στον πυρήνα.

   αναδιάρθρωση της εσωτερικής δομής του πυρήνα.

   αναδιάταξη νουκλεονίων από τον έναν πυρήνα στον άλλο.

Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει διάφορους τύπους βήτα διάσπασης, όταν ένα από τα νετρόνια του πυρήνα μετατρέπεται σε πρωτόνιο ή το αντίστροφο. Ο πρώτος (πιο συχνός) τύπος βήτα διάσπασης συμβαίνει με την εκπομπή ενός ηλεκτρονίου και ενός ηλεκτρονίου αντινετρίνο. Ο δεύτερος τύπος διάσπασης βήτα συμβαίνει είτε με την εκπομπή ενός ποζιτρονίου και ενός νετρίνου ηλεκτρονίου, είτε με τη σύλληψη ενός ηλεκτρονίου και την εκπομπή ενός νετρίνου ηλεκτρονίου (η σύλληψη ενός ηλεκτρονίου συμβαίνει από ένα από τα κελύφη ηλεκτρονίων που βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα ). Σημειώστε ότι σε ελεύθερη κατάσταση, ένα πρωτόνιο δεν μπορεί να διασπαστεί σε νετρίνο, ποζιτρόνιο και νετρίνο ηλεκτρονίων - αυτό απαιτεί πρόσθετη ενέργεια, την οποία λαμβάνει από τον πυρήνα. Η συνολική ενέργεια του πυρήνα, ωστόσο, μειώνεται καθώς ένα πρωτόνιο μετατρέπεται σε νετρόνιο μέσω της διαδικασίας της βήτα διάσπασης. Αυτό συμβαίνει λόγω της μείωσης της ενέργειας της απώθησης του Coulomb μεταξύ των πρωτονίων του πυρήνα (από τα οποία είναι λιγότερα).

Η δεύτερη ομάδα περιλαμβάνει τη διάσπαση γάμμα, στην οποία ο πυρήνας, ο οποίος ήταν αρχικά σε διεγερμένη κατάσταση, απελευθερώνει περίσσεια ενέργειας, εκπέμποντας ένα κβάντο γάμμα. Η τρίτη ομάδα περιλαμβάνει τη διάσπαση άλφα (η εκπομπή από τον αρχικό πυρήνα ενός σωματιδίου άλφα - ο πυρήνας ενός ατόμου ηλίου που αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια), την πυρηνική σχάση (απορρόφηση ενός νετρονίου από τον πυρήνα που ακολουθείται από διάσπαση σε δύο ελαφρύτερους πυρήνες και η εκπομπή πολλών νετρονίων) και η πυρηνική σύντηξη (όταν η σύγκρουση δύο ελαφρών πυρήνων παράγει έναν βαρύτερο πυρήνα και πιθανώς αφήνει πίσω θραύσματα φωτός ή μεμονωμένα πρωτόνια ή νετρόνια).

Σημειώστε ότι κατά τη διάσπαση άλφα ο πυρήνας υφίσταται ανάκρουση και μετατοπίζεται αισθητά προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση εκπομπής του σωματιδίου άλφα. Ταυτόχρονα, οι αποδόσεις από την αποσύνθεση beta είναι πολύ μικρότερες και δεν είναι καθόλου αισθητές στο μοντέλο μας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μάζα του ηλεκτρονίου είναι χιλιάδες (και μάλιστα εκατοντάδες χιλιάδες φορές - για βαριά άτομα) μικρότερη από τη μάζα του πυρήνα.

Τμήμα του μαθήματος "Πυρηνικός αντιδραστήρας"

Στόχος: να σχηματίσετε ιδέες για τη δομή ενός πυρηνικού αντιδραστήρα, να επιδείξετε τη λειτουργία του χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή.


Ο υπολογιστής σάς επιτρέπει να αλλάξετε τις συνθήκες

την πορεία των αντιδράσεων στον αντιδραστήρα. Αφού αφαιρέθηκαν οι επιγραφές,

μπορείτε να ελέγξετε τις γνώσεις των μαθητών για την κατασκευή

αντιδραστήρα, δείχνουν τις συνθήκες υπό τις οποίες

πιθανή έκρηξη.

Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας είναι μια συσκευή

σχεδιασμένο να μετατρέπει ενέργεια

ατομικό πυρήνα σε ηλεκτρική ενέργεια.

Ο πυρήνας του αντιδραστήρα περιέχει ραδιενεργό

ουσία (συνήθως ουράνιο ή πλουτώνιο).

Η ενέργεια που απελευθερώνεται λόγω της α - αποσύνθεσης αυτών

άτομα, θερμαίνει το νερό. Οι υδρατμοί που προκύπτουν διοχετεύονται στον ατμοστρόβιλο. Λόγω της περιστροφής του, δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα στην ηλεκτρική γεννήτρια. Ζεστό νερό, μετά από κατάλληλο καθαρισμό, χύνεται σε ένα κοντινό σώμα νερού. Από εκεί εισέρχεται κρύο νερό στον αντιδραστήρα. Ένα ειδικό σφραγισμένο περίβλημα προστατεύει το περιβάλλον από τη θανατηφόρα ακτινοβολία.

Ειδικές ράβδοι γραφίτη απορροφούν γρήγορα νετρόνια. Με τη βοήθειά τους, μπορείτε να ελέγξετε την πρόοδο της αντίδρασης. Κάντε κλικ στο κουμπί "Ανύψωση" (αυτό μπορεί να γίνει μόνο εάν είναι ενεργοποιημένες οι αντλίες που αντλούν κρύο νερό στον αντιδραστήρα) και ενεργοποιήστε τις "Συνθήκες διεργασίας". Μόλις σηκωθούν οι ράβδοι, θα ξεκινήσει μια πυρηνική αντίδραση. Θερμοκρασία Τμέσα στον αντιδραστήρα η θερμοκρασία θα ανέλθει στους 300°C και το νερό σύντομα θα αρχίσει να βράζει. Κοιτώντας το αμπερόμετρο στη δεξιά γωνία της οθόνης, μπορείτε να δείτε ότι ο αντιδραστήρας έχει αρχίσει να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα. Σπρώχνοντας τις ράβδους προς τα πίσω, μπορείτε να σταματήσετε την αλυσιδωτή αντίδραση.

Παράρτημα αρ. 4

Χρήση υπολογιστή κατά την εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών και σωματικών ασκήσεων.

Υπάρχουν 4 SD με την ανάπτυξη 72 εργαστηριακών εργασιών, που διευκολύνουν το έργο του δασκάλου και κάνουν τα μαθήματα πιο ενδιαφέροντα και σύγχρονα. Αυτές οι εξελίξεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά τη διεξαγωγή ενός εργαστηρίου φυσικής, επειδή Τα θέματα ορισμένων από αυτά ξεπερνούν το πεδίο εφαρμογής του σχολικού προγράμματος. Να μερικά παραδείγματα. Το όνομα, ο σκοπός, ο εξοπλισμός, η βήμα προς βήμα εκτέλεση της εργασίας - όλα αυτά προβάλλονται στην οθόνη χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή.


Εργαστηριακή εργασία: «Μελέτη της ισοβαρικής διεργασίας».

Στόχος: να καθοριστεί πειραματικά η σχέση μεταξύ όγκου και

θερμοκρασία αερίου ορισμένης μάζας στα διάφορα του

πολιτείες.

Εξοπλισμός: δίσκος, σωλήνας - δοχείο με δύο βρύσες,

θερμόμετρο, θερμιδόμετρο, μεζούρα.

Το αντικείμενο μελέτης είναι ο αέρας στο σωλήνα -

Δεξαμενή. Στην αρχική κατάσταση, ο όγκος του προσδιορίζεται από

το μήκος της εσωτερικής κοιλότητας του σωλήνα. Ο σωλήνας τοποθετείται πηνίο σε πηνίο στο θερμιδόμετρο, η επάνω βαλβίδα είναι ανοιχτή. Ρίξτε νερό στους 55 0 - 60 0 C στο θερμιδόμετρο Παρατηρήστε το σχηματισμό φυσαλίδων. Θα σχηματιστούν μέχρι να εξισωθούν η θερμοκρασία του νερού και του αέρα στο σωλήνα. Η θερμοκρασία μετριέται με εργαστηριακό θερμόμετρο. Ο αέρας μεταφέρεται στη δεύτερη κατάσταση ρίχνοντας κρύο νερό στο θερμιδόμετρο. Αφού επιτευχθεί η θερμική ισορροπία, μετράται η θερμοκρασία του νερού. Ο όγκος στη δεύτερη κατάσταση μετριέται από το μήκος του στο σωλήνα (το αρχικό μήκος μείον το μήκος του νερού που εισήλθε).

Γνωρίζοντας τις παραμέτρους του αέρα σε δύο καταστάσεις, δημιουργείται μια σύνδεση μεταξύ της μεταβολής του όγκου του και της μεταβολής της θερμοκρασίας σε σταθερή πίεση.

Μάθημα – εργαστήριο: «Μέτρηση του συντελεστή επιφανειακής τάσης.

Στόχος: να εξασκηθεί σε μία από τις τεχνικές για τον προσδιορισμό του συντελεστή επιφανειακής τάσης.

Εξοπλισμός: ζυγαριά, δίσκος, ποτήρι, σταγονόμετρο με νερό.

Αντικείμενο μελέτης είναι το νερό. Η ζυγαριά φέρεται σε θέση εργασίας και ισορροπεί. Χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της μάζας του γυαλιού. Περίπου 60 - 70 σταγόνες νερό στάζουν από το τασάκι στο ποτήρι. Προσδιορίστε τη μάζα ενός ποτηριού νερού. Η διαφορά μάζας στο ποτήρι χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της μάζας του νερού. Γνωρίζοντας τον αριθμό των σταγόνων, μπορείτε να προσδιορίσετε τη μάζα μιας σταγόνας. Η διάμετρος της οπής σταγονόμετρου αναγράφεται στην κάψουλα της. Ο τύπος υπολογίζει τον συντελεστή επιφανειακής τάσης του νερού. Συγκρίνετε το αποτέλεσμα που προκύπτει με την τιμή του πίνακα.

Για δυνατούς μαθητές, μπορείτε να προτείνετε τη διεξαγωγή πρόσθετων πειραμάτων με φυτικό έλαιο.

Πείραμα υπολογιστή Πείραμα υπολογιστή Για να δώσετε ζωή σε νέες σχεδιαστικές εξελίξεις, να εισαγάγετε νέες τεχνικές λύσεις στην παραγωγή ή να δοκιμάσετε νέες ιδέες, χρειάζεται ένα πείραμα. Στο πρόσφατο παρελθόν, ένα τέτοιο πείραμα μπορούσε να πραγματοποιηθεί είτε σε εργαστηριακές συνθήκες σε εγκαταστάσεις ειδικά δημιουργημένες για αυτό, είτε in situ, δηλ. σε πραγματικό δείγμα του προϊόντος, υποβάλλοντάς το σε κάθε είδους δοκιμές. Αυτό απαιτεί μεγάλο κόστος υλικών και χρόνο. Οι μελέτες υπολογιστών μοντέλων ήρθαν στη διάσωση. Κατά τη διεξαγωγή ενός πειράματος υπολογιστή, ελέγχεται η ορθότητα των μοντέλων. Η συμπεριφορά του μοντέλου μελετάται κάτω από διάφορες παραμέτρους αντικειμένου. Κάθε πείραμα συνοδεύεται από κατανόηση των αποτελεσμάτων. Εάν τα αποτελέσματα ενός πειράματος υπολογιστή έρχονται σε αντίθεση με την έννοια του προβλήματος που επιλύεται, τότε το σφάλμα πρέπει να αναζητηθεί σε ένα εσφαλμένα επιλεγμένο μοντέλο ή στον αλγόριθμο και τη μέθοδο επίλυσής του. Μετά τον εντοπισμό και την εξάλειψη των σφαλμάτων, το πείραμα υπολογιστή επαναλαμβάνεται. Για να δώσετε ζωή σε νέες σχεδιαστικές εξελίξεις, να εισαγάγετε νέες τεχνικές λύσεις στην παραγωγή ή να δοκιμάσετε νέες ιδέες, χρειάζεται ένα πείραμα. Στο πρόσφατο παρελθόν, ένα τέτοιο πείραμα μπορούσε να πραγματοποιηθεί είτε σε εργαστηριακές συνθήκες σε εγκαταστάσεις ειδικά δημιουργημένες για αυτό, είτε in situ, δηλ. σε πραγματικό δείγμα του προϊόντος, υποβάλλοντάς το σε κάθε είδους δοκιμές. Αυτό απαιτεί μεγάλο κόστος υλικών και χρόνο. Οι μελέτες υπολογιστών μοντέλων ήρθαν στη διάσωση. Κατά τη διεξαγωγή ενός πειράματος υπολογιστή, ελέγχεται η ορθότητα των μοντέλων. Η συμπεριφορά του μοντέλου μελετάται κάτω από διάφορες παραμέτρους αντικειμένου. Κάθε πείραμα συνοδεύεται από κατανόηση των αποτελεσμάτων. Εάν τα αποτελέσματα ενός πειράματος υπολογιστή έρχονται σε αντίθεση με την έννοια του προβλήματος που επιλύεται, τότε το σφάλμα πρέπει να αναζητηθεί σε ένα εσφαλμένα επιλεγμένο μοντέλο ή στον αλγόριθμο και τη μέθοδο επίλυσής του. Μετά τον εντοπισμό και την εξάλειψη των σφαλμάτων, το πείραμα υπολογιστή επαναλαμβάνεται.

Ένα μαθηματικό μοντέλο νοείται ως ένα σύστημα μαθηματικών σχέσεων τύπων, ανισοτήτων κ.λπ., που αντικατοπτρίζουν τις βασικές ιδιότητες ενός αντικειμένου ή μιας διαδικασίας. Ένα μαθηματικό μοντέλο νοείται ως ένα σύστημα μαθηματικών σχέσεων τύπων, ανισοτήτων κ.λπ., που αντικατοπτρίζουν τις βασικές ιδιότητες ενός αντικειμένου ή μιας διαδικασίας.

Προβλήματα μοντελοποίησης από διάφορες θεματικές ενότητες Προβλήματα μοντελοποίησης από διάφορες θεματικές ενότητες Οικονομικά Οικονομικά Οικονομικά Αστρονομία Αστρονομία Αστρονομία Φυσική Φυσική Οικολογία Οικολογία Οικολογία Βιολογία Βιολογία Βιολογία Γεωγραφία Γεωγραφία Γεωγραφία

Το εργοστάσιο κατασκευής μηχανών, που πουλούσε προϊόντα σε τιμές διαπραγμάτευσης, λάμβανε ορισμένα έσοδα, έχοντας ξοδέψει ένα συγκεκριμένο ποσό χρημάτων για την παραγωγή. Προσδιορίστε την αναλογία του καθαρού κέρδους προς τα επενδυμένα κεφάλαια. Το εργοστάσιο κατασκευής μηχανών, που πουλούσε προϊόντα σε τιμές διαπραγμάτευσης, λάμβανε ορισμένα έσοδα, έχοντας ξοδέψει ένα συγκεκριμένο ποσό χρημάτων για την παραγωγή. Προσδιορίστε την αναλογία του καθαρού κέρδους προς τα επενδυμένα κεφάλαια. Δήλωση του προβλήματος Δήλωση του προβλήματος Σκοπός της προσομοίωσης είναι η μελέτη της διαδικασίας παραγωγής και πώλησης προϊόντων προκειμένου να επιτευχθεί το μεγαλύτερο καθαρό κέρδος. Χρησιμοποιώντας οικονομικούς τύπους, βρείτε την αναλογία του καθαρού κέρδους προς τα επενδυμένα κεφάλαια. Σκοπός της μοντελοποίησης είναι η διερεύνηση της διαδικασίας παραγωγής και πώλησης προϊόντων προκειμένου να επιτευχθεί το μεγαλύτερο καθαρό κέρδος. Χρησιμοποιώντας οικονομικούς τύπους, βρείτε την αναλογία του καθαρού κέρδους προς τα επενδυμένα κεφάλαια.

Οι κύριες παράμετροι του αντικειμένου μοντελοποίησης είναι: έσοδα, κόστος, κέρδος, κερδοφορία, φόρος κέρδους. Οι κύριες παράμετροι του αντικειμένου μοντελοποίησης είναι: έσοδα, κόστος, κέρδος, κερδοφορία, φόρος κέρδους. Δεδομένα εισόδου: Δεδομένα εισόδου: έσοδα B; έσοδα Β; κόστος (κόστος) Σ. κόστος (κόστος) Σ. Θα βρούμε άλλες παραμέτρους χρησιμοποιώντας τις βασικές οικονομικές εξαρτήσεις. Η αξία κέρδους ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ εσόδων και κόστους P=B-S. Θα βρούμε άλλες παραμέτρους χρησιμοποιώντας τις βασικές οικονομικές εξαρτήσεις. Η αξία κέρδους ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ εσόδων και κόστους P=B-S. Η κερδοφορία r υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:. Η κερδοφορία r υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:. Το κέρδος που αντιστοιχεί στο οριακό επίπεδο κερδοφορίας του 50% είναι το 50% του κόστους παραγωγής S, δηλ. S*50/100=S/2, επομένως ο φόρος κέρδους N προσδιορίζεται ως εξής: Κέρδος που αντιστοιχεί στο οριακό επίπεδο κερδοφορίας του 50% είναι το 50% του κόστους παραγωγής S, δηλ. S*50/100=S/2, άρα ο φόρος κέρδους N προσδιορίζεται ως εξής: εάν r

Ανάλυση αποτελεσμάτων Ανάλυση αποτελεσμάτων Το μοντέλο που προκύπτει επιτρέπει, ανάλογα με την κερδοφορία, τον προσδιορισμό του φόρου επί των κερδών, τον αυτόματα επανυπολογισμό του ποσού του καθαρού κέρδους και την εύρεση της αναλογίας του καθαρού κέρδους προς τα επενδυμένα κεφάλαια. Το μοντέλο που προκύπτει επιτρέπει, ανάλογα με την κερδοφορία, τον προσδιορισμό του φόρου κέρδους, τον αυτόματα επανυπολογισμό του ποσού του καθαρού κέρδους και την εύρεση της αναλογίας του καθαρού κέρδους προς τα επενδυμένα κεφάλαια. Ένα πείραμα υπολογιστή δείχνει ότι ο λόγος του καθαρού κέρδους προς τα επενδυμένα κεφάλαια αυξάνεται με την αύξηση των εσόδων και μειώνεται με την αύξηση του κόστους παραγωγής. Ένα πείραμα υπολογιστή δείχνει ότι ο λόγος του καθαρού κέρδους προς τα επενδυμένα κεφάλαια αυξάνεται με την αύξηση των εσόδων και μειώνεται με την αύξηση του κόστους παραγωγής.

Εργο. Εργο. Προσδιορίστε την ταχύτητα των πλανητών σε τροχιά. Για να το κάνετε αυτό, δημιουργήστε ένα μοντέλο υπολογιστή του ηλιακού συστήματος. Δήλωση του προβλήματος Σκοπός της προσομοίωσης είναι να προσδιορίσει την ταχύτητα των πλανητών σε τροχιά. Αντικείμενο μοντελοποίησης: Ηλιακό σύστημα, τα στοιχεία του οποίου είναι πλανήτες. Η εσωτερική δομή των πλανητών δεν λαμβάνεται υπόψη. Θα θεωρήσουμε πλανήτες ως στοιχεία με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: όνομα; R - απόσταση από τον Ήλιο (σε αστρονομικές μονάδες, αστρονομικές μονάδες. μέση απόσταση από τη Γη στον Ήλιο). t είναι η περίοδος της επανάστασης γύρω από τον Ήλιο (σε χρόνια). V είναι η τροχιακή ταχύτητα (αστρομονάδες/έτος), υποθέτοντας ότι οι πλανήτες κινούνται γύρω από τον Ήλιο σε κύκλους με σταθερή ταχύτητα.

Ανάλυση αποτελεσμάτων Ανάλυση αποτελεσμάτων 1. Αναλύστε τα αποτελέσματα υπολογισμού. Είναι δυνατόν να πούμε ότι οι πλανήτες που βρίσκονται πιο κοντά στον Ήλιο έχουν μεγαλύτερη τροχιακή ταχύτητα; 1. Αναλύστε τα αποτελέσματα υπολογισμού. Είναι δυνατόν να πούμε ότι οι πλανήτες που βρίσκονται πιο κοντά στον Ήλιο έχουν μεγαλύτερη τροχιακή ταχύτητα; 2. Το μοντέλο του Ηλιακού συστήματος που παρουσιάζεται είναι στατικό. Κατά την κατασκευή αυτού του μοντέλου, παραμελήσαμε τις αλλαγές στην απόσταση από τους πλανήτες στον Ήλιο κατά τη διάρκεια της τροχιακής τους κίνησης. Για να γνωρίζουμε ποιος πλανήτης είναι πιο μακριά και ποιες είναι οι κατά προσέγγιση σχέσεις μεταξύ των αποστάσεων, αυτές οι πληροφορίες είναι αρκετά αρκετές. Αν θέλουμε να προσδιορίσουμε την απόσταση μεταξύ της Γης και του Άρη, τότε δεν μπορούμε να παραμελήσουμε τις προσωρινές αλλαγές και εδώ θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα δυναμικό μοντέλο. 2. Το μοντέλο του Ηλιακού συστήματος που παρουσιάζεται είναι στατικό. Κατά την κατασκευή αυτού του μοντέλου, παραμελήσαμε τις αλλαγές στην απόσταση από τους πλανήτες στον Ήλιο κατά τη διάρκεια της τροχιακής τους κίνησης. Για να γνωρίζουμε ποιος πλανήτης είναι πιο μακριά και ποιες είναι οι κατά προσέγγιση σχέσεις μεταξύ των αποστάσεων, αυτές οι πληροφορίες είναι αρκετά αρκετές. Αν θέλουμε να προσδιορίσουμε την απόσταση μεταξύ της Γης και του Άρη, τότε δεν μπορούμε να παραμελήσουμε τις προσωρινές αλλαγές και εδώ θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα δυναμικό μοντέλο.

Πείραμα υπολογιστή Εισαγάγετε τα αρχικά δεδομένα στο μοντέλο υπολογιστή. (Για παράδειγμα: =0,5; =12) Βρείτε τον συντελεστή τριβής με τον οποίο το αυτοκίνητο θα κατέβει στο βουνό (σε δεδομένη γωνία). Βρείτε τη γωνία με την οποία θα σταθεί το αυτοκίνητο στο βουνό (για δεδομένο συντελεστή τριβής). Ποιο θα είναι το αποτέλεσμα αν παραμεληθεί η δύναμη τριβής; Ανάλυση των αποτελεσμάτων Αυτό το μοντέλο υπολογιστή σας επιτρέπει να διεξάγετε ένα υπολογιστικό πείραμα αντί για ένα φυσικό. Αλλάζοντας τις τιμές των δεδομένων προέλευσης, μπορείτε να δείτε όλες τις αλλαγές που συμβαίνουν στο σύστημα. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι στο κατασκευασμένο μοντέλο το αποτέλεσμα δεν εξαρτάται ούτε από τη μάζα του αυτοκινήτου ούτε από την επιτάχυνση της βαρύτητας.

Εργο. Εργο. Φανταστείτε ότι θα υπάρχει μόνο μία πηγή γλυκού νερού στη Γη, η λίμνη Βαϊκάλη. Για πόσα χρόνια η Βαϊκάλη θα παρέχει νερό στον πληθυσμό όλου του κόσμου; Φανταστείτε ότι θα υπάρχει μόνο μία πηγή γλυκού νερού στη Γη, η λίμνη Βαϊκάλη. Για πόσα χρόνια η Βαϊκάλη θα παρέχει νερό στον πληθυσμό όλου του κόσμου;

Ανάπτυξη μοντέλου Ανάπτυξη μοντέλου Για να φτιάξουμε ένα μαθηματικό μοντέλο, προσδιορίζουμε τα αρχικά δεδομένα. Σημειώνουμε: Για να φτιάξουμε ένα μαθηματικό μοντέλο, ορίζουμε τα αρχικά δεδομένα. Ας υποδηλώσουμε: V - όγκος της λίμνης Βαϊκάλης km3; V είναι ο όγκος της λίμνης Βαϊκάλης km3. N - Πληθυσμός της Γης 6 δισεκατομμύρια άνθρωποι. N - Πληθυσμός της Γης 6 δισεκατομμύρια άνθρωποι. p - κατανάλωση νερού ανά ημέρα ανά άτομο (κατά μέσο όρο) 300 l. p - κατανάλωση νερού ανά ημέρα ανά άτομο (κατά μέσο όρο) 300 l. Από 1λ. = 1 dm3 νερού, είναι απαραίτητο να μετατραπεί το V του νερού της λίμνης από km3 σε dm3. V (km3) = V * 109 (m3) = V * 1012 (dm3) Από 1l. = 1 dm3 νερού, είναι απαραίτητο να μετατραπεί το V του νερού της λίμνης από km3 σε dm3. V (km3) = V * 109 (m3) = V * 1012 (dm3) Το αποτέλεσμα είναι ο αριθμός των ετών κατά τα οποία ο πληθυσμός της Γης χρησιμοποιεί τα νερά της λίμνης Βαϊκάλης, ας τον χαρακτηρίσουμε ως g. Άρα, g=(V*)/(N*p*365) Το αποτέλεσμα είναι ο αριθμός των ετών κατά τα οποία ο πληθυσμός της Γης χρησιμοποιεί τα νερά της λίμνης Βαϊκάλης, ας το χαρακτηρίσουμε ως g. Λοιπόν, g=(V*)/(N*p*365) Αυτή είναι η εμφάνιση του υπολογιστικού φύλλου στη λειτουργία εμφάνισης τύπων: Έτσι φαίνεται το υπολογιστικό φύλλο στη λειτουργία εμφάνισης τύπων:

Εργο. Εργο. Για την παραγωγή του εμβολίου, σχεδιάζεται να αναπτυχθεί μια βακτηριακή καλλιέργεια στο φυτό. Είναι γνωστό ότι αν η μάζα των βακτηρίων είναι x g, τότε μετά από μια μέρα θα αυξηθεί κατά (a-bx)x g, όπου οι συντελεστές a και b εξαρτώνται από τον τύπο των βακτηρίων. Το φυτό θα συλλέγει καθημερινά m βακτήρια για την παραγωγή εμβολίων. Για να καταρτίσετε ένα σχέδιο, είναι σημαντικό να γνωρίζετε πώς αλλάζει η μάζα των βακτηρίων μετά από 1, 2, 3,..., 30 ημέρες. Για την παραγωγή του εμβολίου, σχεδιάζεται να αναπτυχθεί μια βακτηριακή καλλιέργεια στο φυτό. Είναι γνωστό ότι αν η μάζα των βακτηρίων είναι x g, τότε μετά από μια μέρα θα αυξηθεί κατά (a-bx)x g, όπου οι συντελεστές a και b εξαρτώνται από τον τύπο των βακτηρίων. Το φυτό θα συλλέγει καθημερινά m βακτήρια για την παραγωγή εμβολίων. Για να καταρτίσετε ένα σχέδιο, είναι σημαντικό να γνωρίζετε πώς αλλάζει η μάζα των βακτηρίων μετά από 1, 2, 3,..., 30 ημέρες.

Δήλωση του προβλήματος Δήλωση του προβλήματος Αντικείμενο της μοντελοποίησης είναι η διαδικασία της πληθυσμιακής αλλαγής ανάλογα με το χρόνο. Αυτή η διαδικασία επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες: το περιβάλλον, την κατάσταση της ιατρικής περίθαλψης, την οικονομική κατάσταση στη χώρα, τη διεθνή κατάσταση και πολλά άλλα. Έχοντας συνοψίσει τα δημογραφικά δεδομένα, οι επιστήμονες έβγαλαν μια συνάρτηση που εκφράζει την εξάρτηση του πληθυσμού από το χρόνο: Το αντικείμενο της μοντελοποίησης είναι η διαδικασία αλλαγής του πληθυσμού ανάλογα με το χρόνο. Αυτή η διαδικασία επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες: το περιβάλλον, την κατάσταση της ιατρικής περίθαλψης, την οικονομική κατάσταση στη χώρα, τη διεθνή κατάσταση και πολλά άλλα. Έχοντας γενικεύσει τα δημογραφικά δεδομένα, οι επιστήμονες έβγαλαν μια συνάρτηση που εκφράζει την εξάρτηση του πληθυσμού από τον χρόνο: f(t)=όπου οι συντελεστές a και b είναι διαφορετικοί για κάθε πολιτεία, f(t)=όπου οι συντελεστές a και b είναι διαφορετικοί για κάθε κατάσταση, το e είναι η βάση του φυσικού λογάριθμου. Το e είναι η βάση του φυσικού λογάριθμου. Αυτή η φόρμουλα αντικατοπτρίζει μόνο κατά προσέγγιση την πραγματικότητα. Για να βρείτε τις τιμές των συντελεστών a και b, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα στατιστικό βιβλίο αναφοράς. Λαμβάνοντας τις τιμές f(t) (μέγεθος πληθυσμού τη στιγμή t) από το βιβλίο αναφοράς, μπορείτε να επιλέξετε περίπου το a και το b έτσι ώστε οι θεωρητικές τιμές του f(t) που υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τον τύπο να μην διαφέρουν πολύ από το πραγματικά στοιχεία στο βιβλίο αναφοράς. Αυτή η φόρμουλα αντικατοπτρίζει μόνο κατά προσέγγιση την πραγματικότητα. Για να βρείτε τις τιμές των συντελεστών a και b, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα στατιστικό βιβλίο αναφοράς. Λαμβάνοντας τις τιμές f(t) (μέγεθος πληθυσμού τη στιγμή t) από το βιβλίο αναφοράς, μπορείτε να επιλέξετε περίπου το a και το b έτσι ώστε οι θεωρητικές τιμές του f(t) που υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τον τύπο να μην διαφέρουν πολύ από το πραγματικά στοιχεία στο βιβλίο αναφοράς.

Η χρήση υπολογιστή ως εργαλείου για εκπαιδευτικές δραστηριότητες καθιστά δυνατή την επανεξέταση των παραδοσιακών προσεγγίσεων για τη μελέτη πολλών θεμάτων στις φυσικές επιστήμες, την ενίσχυση των πειραματικών δραστηριοτήτων των μαθητών και την προσέγγιση της μαθησιακής διαδικασίας στην πραγματική διαδικασία της γνώσης που βασίζεται στη μοντελοποίηση τεχνολογία. Η χρήση υπολογιστή ως εργαλείου για εκπαιδευτικές δραστηριότητες καθιστά δυνατή την επανεξέταση των παραδοσιακών προσεγγίσεων για τη μελέτη πολλών θεμάτων στις φυσικές επιστήμες, την ενίσχυση των πειραματικών δραστηριοτήτων των μαθητών και την προσέγγιση της μαθησιακής διαδικασίας στην πραγματική διαδικασία της γνώσης που βασίζεται στη μοντελοποίηση τεχνολογία. Η επίλυση προβλημάτων από διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας σε έναν υπολογιστή βασίζεται όχι μόνο στη γνώση των μαθητών σχετικά με την τεχνολογία μοντελοποίησης, αλλά, φυσικά, και στη γνώση μιας δεδομένης θεματικής περιοχής. Από αυτή την άποψη, είναι πιο σκόπιμο να διεξάγονται τα προτεινόμενα μαθήματα για τη μοντελοποίηση αφού οι μαθητές έχουν μελετήσει την ύλη σε ένα μάθημα γενικής εκπαίδευσης· ένας δάσκαλος πληροφορικής πρέπει να συνεργάζεται με δασκάλους από διαφορετικούς εκπαιδευτικούς τομείς. Υπάρχει γνωστή εμπειρία στη διεξαγωγή δυαδικών μαθημάτων, δηλ. μαθήματα που διδάσκονται από καθηγητή πληροφορικής μαζί με καθηγητή θεμάτων. Η επίλυση προβλημάτων από διάφορους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας σε έναν υπολογιστή βασίζεται όχι μόνο στη γνώση των μαθητών σχετικά με την τεχνολογία μοντελοποίησης, αλλά, φυσικά, και στη γνώση μιας δεδομένης θεματικής περιοχής. Από αυτή την άποψη, είναι πιο σκόπιμο να διεξάγονται τα προτεινόμενα μαθήματα για τη μοντελοποίηση αφού οι μαθητές έχουν μελετήσει την ύλη σε ένα μάθημα γενικής εκπαίδευσης· ένας δάσκαλος πληροφορικής πρέπει να συνεργάζεται με δασκάλους από διαφορετικούς εκπαιδευτικούς τομείς. Υπάρχει γνωστή εμπειρία στη διεξαγωγή δυαδικών μαθημάτων, δηλ. μαθήματα που διδάσκονται από καθηγητή πληροφορικής μαζί με καθηγητή θεμάτων.

Μοντελοποίηση υπολογιστή - τη βάση για την αναπαράσταση της γνώσης σε έναν υπολογιστή. Η μοντελοποίηση υπολογιστή για τη δημιουργία νέων πληροφοριών χρησιμοποιεί οποιαδήποτε πληροφορία μπορεί να ενημερωθεί με χρήση υπολογιστή. Η πρόοδος της μοντελοποίησης συνδέεται με την ανάπτυξη συστημάτων μοντελοποίησης υπολογιστών και η πρόοδος στην τεχνολογία πληροφοριών σχετίζεται με την ενημέρωση της εμπειρίας της μοντελοποίησης σε υπολογιστή, με τη δημιουργία τραπεζών μοντέλων, μεθόδων και συστημάτων λογισμικού που επιτρέπουν τη συλλογή νέων μοντέλων από μοντέλα τραπεζών.

Ένας τύπος μοντελοποίησης υπολογιστή είναι ένα υπολογιστικό πείραμα, δηλαδή ένα πείραμα που πραγματοποιείται από έναν πειραματιστή στο υπό μελέτη σύστημα ή τη διαδικασία χρησιμοποιώντας ένα πειραματικό όργανο - υπολογιστή, περιβάλλον υπολογιστή, τεχνολογία.

Ένα υπολογιστικό πείραμα γίνεται ένα νέο εργαλείο, μια μέθοδος επιστημονικής γνώσης, μια νέα τεχνολογία, επίσης λόγω της αυξανόμενης ανάγκης μετάβασης από τη μελέτη γραμμικών μαθηματικών μοντέλων συστημάτων (για τα οποία οι μέθοδοι και η θεωρία έρευνας είναι αρκετά γνωστές ή αναπτυγμένες) σε η μελέτη σύνθετων και μη γραμμικών μαθηματικών μοντέλων συστημάτων (η ανάλυση των οποίων είναι πολύ πιο δύσκολη). Σε γενικές γραμμές, οι γνώσεις μας για τον κόσμο γύρω μας είναι γραμμικές, αλλά οι διαδικασίες στον κόσμο γύρω μας είναι μη γραμμικές.

Ένα υπολογιστικό πείραμα σάς επιτρέπει να βρείτε νέα μοτίβα, να δοκιμάσετε υποθέσεις, να απεικονίσετε την πορεία των γεγονότων κ.λπ.

Για να δώσετε ζωή σε νέες σχεδιαστικές εξελίξεις, να εισαγάγετε νέες τεχνικές λύσεις στην παραγωγή ή να δοκιμάσετε νέες ιδέες, χρειάζεται ένα πείραμα. Στο πρόσφατο παρελθόν, ένα τέτοιο πείραμα μπορούσε να πραγματοποιηθεί είτε σε εργαστηριακές συνθήκες σε εγκαταστάσεις ειδικά δημιουργημένες για αυτό, είτε in situ, δηλαδή σε πραγματικό δείγμα του προϊόντος, υποβάλλοντάς το σε κάθε είδους δοκιμές.

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών, εμφανίστηκε μια νέα μοναδική μέθοδος έρευνας - ένα πείραμα υπολογιστή. Ένα πείραμα υπολογιστή περιλαμβάνει μια ορισμένη ακολουθία εργασίας με ένα μοντέλο, ένα σύνολο στοχευμένων ενεργειών χρήστη σε ένα μοντέλο υπολογιστή.

Στάδιο 4. Ανάλυση αποτελεσμάτων προσομοίωσης.

Τελικός στόχος μοντελοποίηση - λήψη μιας απόφασης που θα πρέπει να ληφθεί με βάση μια ολοκληρωμένη ανάλυση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν. Αυτό το στάδιο είναι καθοριστικό - είτε συνεχίζετε την έρευνα είτε την τελειώνετε. Ίσως γνωρίζετε το αναμενόμενο αποτέλεσμα, τότε πρέπει να συγκρίνετε τα ληφθέντα και τα αναμενόμενα αποτελέσματα. Εάν υπάρχει ταίριασμα, θα μπορέσετε να πάρετε μια απόφαση.

Η βάση για την ανάπτυξη μιας λύσης είναι τα αποτελέσματα δοκιμών και πειραμάτων. Εάν τα αποτελέσματα δεν ανταποκρίνονται στους στόχους της εργασίας, σημαίνει ότι έγιναν λάθη στα προηγούμενα στάδια. Αυτό μπορεί να είναι είτε υπερβολικά απλοποιημένη κατασκευή ενός μοντέλου πληροφοριών, είτε αποτυχημένη επιλογή μεθόδου ή περιβάλλοντος μοντελοποίησης ή παραβίαση τεχνολογικών τεχνικών κατά την κατασκευή ενός μοντέλου. Εάν εντοπιστούν τέτοια σφάλματα, τότε απαιτείται προσαρμογή μοντέλου , δηλαδή επιστροφή σε ένα από τα προηγούμενα στάδια. Επεξεργάζομαι, διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να απαντήσουν τα αποτελέσματα του πειράματος στόχους πρίπλασμα. Το κύριο πράγμα είναι να θυμάστε πάντα: ένα εντοπισμένο σφάλμα είναι επίσης αποτέλεσμα. Όπως λέει η λαϊκή σοφία, μαθαίνεις από τα λάθη.

Προγράμματα προσομοίωσης

ANSYS- καθολικό σύστημα λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων ( FEA) η ανάλυση, που υπάρχει και αναπτύσσεται τα τελευταία 30 χρόνια, είναι αρκετά δημοφιλής μεταξύ των ειδικών στον τομέα της μηχανικής υπολογιστών ( CAE, Computer-Aided Engineering) και FE λύσεις γραμμικών και μη γραμμικών, σταθερών και μη στάσιμων χωρικών προβλημάτων μηχανικής παραμορφώσιμου στερεού και δομικής μηχανικής (συμπεριλαμβανομένων μη στάσιμων γεωμετρικά και φυσικά μη γραμμικών προβλημάτων αλληλεπίδρασης επαφής δομικών στοιχείων), προβλήματα μηχανικής ρευστών και αερίων , μεταφορά θερμότητας και ανταλλαγή θερμότητας, ηλεκτροδυναμική, ακουστική, καθώς και μηχανική συζευγμένων πεδίων. Σε ορισμένες βιομηχανικές εφαρμογές, η μοντελοποίηση και η ανάλυση μπορούν να αποφύγουν δαπανηρούς και χρονοβόρους κύκλους ανάπτυξης σχεδιασμού-κατασκευής-δοκιμών. Το σύστημα λειτουργεί με βάση έναν γεωμετρικό πυρήνα Παραστερεό .

AnyLogic - λογισμικόΓια μοντελοποίηση προσομοίωσης πολύπλοκα συστήματαΚαι διαδικασίες, αναπτύχθηκε Ρωσικήαπό την XJ Technologies ( Αγγλικά XJ τεχνολογίες). Το πρόγραμμα έχει γραφικό περιβάλλον χρήστηκαι σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε Γλώσσα Javaγια την ανάπτυξη μοντέλων .

Τα μοντέλα AnyLogic μπορούν να βασιστούν σε οποιοδήποτε από τα κύρια παραδείγματα προσομοίωσης: προσομοίωση διακριτών γεγονότων, δυναμική του συστήματος, Και μοντελοποίηση βασισμένη σε πράκτορες.

Δυναμική συστήματος και μοντελοποίηση διακριτών γεγονότων (διαδικασίας), με τα οποία εννοούμε οποιαδήποτε ανάπτυξη ιδεών GPSSΑυτές είναι παραδοσιακές, καθιερωμένες προσεγγίσεις· η μοντελοποίηση που βασίζεται σε πράκτορες είναι σχετικά νέα. Η δυναμική του συστήματος λειτουργεί κυρίως με χρονικά συνεχείς διαδικασίες, ενώ η μοντελοποίηση διακριτών γεγονότων και πρακτόρων λειτουργεί με διακριτές.

Η δυναμική του συστήματος και η μοντελοποίηση διακριτών συμβάντων διδάσκονταν ιστορικά σε πολύ διαφορετικές ομάδες φοιτητών: διοίκηση, βιομηχανικούς μηχανικούς και μηχανικούς συστημάτων ελέγχου. Ως αποτέλεσμα, έχουν προκύψει τρεις διαφορετικές, πρακτικά μη επικαλυπτόμενες κοινότητες που δεν έχουν σχεδόν καμία επικοινωνία μεταξύ τους.

Μέχρι πρόσφατα, το μόντελινγκ που βασίζεται σε πράκτορες ήταν ένα αυστηρά ακαδημαϊκό πεδίο. Ωστόσο, η αυξανόμενη ζήτηση για παγκόσμια βελτιστοποίηση από τις επιχειρήσεις ανάγκασε τους κορυφαίους αναλυτές να δώσουν ιδιαίτερη προσοχή στη μοντελοποίηση που βασίζεται σε πράκτορες και στο συνδυασμό της με παραδοσιακές προσεγγίσεις, προκειμένου να αποκτήσουν μια πληρέστερη εικόνα της αλληλεπίδρασης πολύπλοκων διαδικασιών διαφόρων φύσεων. Έτσι γεννήθηκε η ζήτηση για πλατφόρμες λογισμικού που επιτρέπουν την ενσωμάτωση διαφορετικών προσεγγίσεων.

Τώρα ας δούμε προσεγγίσεις προσομοίωσης στην κλίμακα αφαιρετικού επιπέδου. Η δυναμική του συστήματος, αντικαθιστώντας μεμονωμένα αντικείμενα με τα αθροίσματά τους, προϋποθέτει το υψηλότερο επίπεδο αφαίρεσης. Η προσομοίωση διακριτών συμβάντων λειτουργεί σε χαμηλό έως μεσαίο εύρος. Όσον αφορά τη μοντελοποίηση που βασίζεται σε πράκτορες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σχεδόν σε οποιοδήποτε επίπεδο και σε οποιαδήποτε κλίμακα. Οι πράκτορες μπορούν να αντιπροσωπεύουν πεζούς, αυτοκίνητα ή ρομπότ σε έναν φυσικό χώρο, έναν πελάτη ή πωλητή στη μέση ή ανταγωνιστικές εταιρείες στην υψηλή κατηγορία.

Κατά την ανάπτυξη μοντέλων στο AnyLogic, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έννοιες και εργαλεία από διάφορες μεθόδους μοντελοποίησης, για παράδειγμα, σε ένα μοντέλο που βασίζεται σε πράκτορες, να χρησιμοποιήσετε μεθόδους δυναμικής συστήματος για να αναπαραστήσετε αλλαγές στην κατάσταση του περιβάλλοντος ή να λάβετε υπόψη διακριτά γεγονότα σε μια συνεχή μοντέλο ενός δυναμικού συστήματος. Για παράδειγμα, η διαχείριση της εφοδιαστικής αλυσίδας με χρήση μοντελοποίησης προσομοίωσης απαιτεί την περιγραφή των συμμετεχόντων στην εφοδιαστική αλυσίδα από αντιπροσώπους: κατασκευαστές, πωλητές, καταναλωτές, δίκτυο αποθήκης. Σε αυτή την περίπτωση, η παραγωγή περιγράφεται στο πλαίσιο της μοντελοποίησης διακριτών συμβάντων (διαδικασίας), όπου το προϊόν ή τα μέρη του είναι εφαρμογές και τα αυτοκίνητα, τα τρένα, οι στοίβες είναι πόροι. Οι ίδιες οι προμήθειες αναπαρίστανται ως διακριτά γεγονότα, αλλά η ζήτηση για αγαθά μπορεί να περιγραφεί από ένα συνεχές σύστημα-δυναμικό διάγραμμα. Η ικανότητα ανάμειξης προσεγγίσεων καθιστά δυνατή την περιγραφή των διαδικασιών της πραγματικής ζωής, αντί να προσαρμόζεται η διαδικασία στη διαθέσιμη μαθηματική συσκευή.

LabVIEW (Αγγλικά Εργαστήριορητορική Vεικονικός Εγώενοργάνιση μιμηχανική W orkbench) είναι αναπτυξιακό περιβάλλονΚαι πλατφόρμαγια την εκτέλεση προγραμμάτων που έχουν δημιουργηθεί στη γλώσσα γραφικού προγραμματισμού της εταιρείας "G" Εθνικά όργανα(ΗΠΑ). Η πρώτη έκδοση του LabVIEW κυκλοφόρησε το 1986 για Apple Macintosh, υπάρχουν αυτήν τη στιγμή εκδόσεις για UNIX, GNU/Linux, MacOSκ.λπ., και οι πιο ανεπτυγμένες και δημοφιλείς είναι οι εκδόσεις για Microsoft Windows.

Το LabVIEW χρησιμοποιείται σε συστήματα απόκτησης και επεξεργασίας δεδομένων, καθώς και για τη διαχείριση τεχνικών αντικειμένων και τεχνολογικών διαδικασιών. Ιδεολογικά, το LabVIEW είναι πολύ κοντά SCADA-συστήματα, αλλά σε αντίθεση με αυτά επικεντρώνεται περισσότερο στην επίλυση προβλημάτων όχι τόσο στον τομέα APCS, πόσοι στην περιοχή ASNI.

MATLAB(σύντομη για Αγγλικά « Μήτρα Εργαστήριο» ) είναι ένας όρος που αναφέρεται σε ένα πακέτο λογισμικού εφαρμογής για την επίλυση τεχνικών υπολογιστικών προβλημάτων, καθώς και στη γλώσσα προγραμματισμού που χρησιμοποιείται σε αυτό το πακέτο. MATLABΧρησιμοποιείται από περισσότερους από 1.000.000 μηχανικούς και επιστήμονες, λειτουργεί στα πιο σύγχρονα λειτουργικά συστήματα, συμπεριλαμβανομένου GNU/Linux, MacOS, ΣολάριςΚαι Microsoft Windows .

Σφεντάμι- πακέτο λογισμικού, σύστημα άλγεβρας υπολογιστή. Είναι προϊόν της Waterloo Maple Inc., η οποία 1984παράγει και εμπορεύεται προϊόντα λογισμικού που επικεντρώνονται σε σύνθετους μαθηματικούς υπολογισμούς, οπτικοποίηση δεδομένων και μοντελοποίηση.

Το σύστημα Maple έχει σχεδιαστεί για συμβολικοί υπολογισμοί, αν και διαθέτει μια σειρά από εργαλεία για αριθμητική λύση διαφορικές εξισώσειςκαι εύρεση ολοκληρώματα. Διαθέτει ανεπτυγμένα γραφικά εργαλεία. Εχει το δικό του γλώσσα προγραμματισμού, θυμίζει Πασκάλ.

Mathematica - σύστημα άλγεβρας υπολογιστήεταιρείες Wolfram Research. Περιέχει πολλά λειτουργίεςτόσο για αναλυτικούς μετασχηματισμούς όσο και για αριθμητικούς υπολογισμούς. Επιπλέον, το πρόγραμμα υποστηρίζει την εργασία με γραφικάΚαι ήχος, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής δισδιάστατων και τρισδιάστατων γραφικές παραστάσειςσυναρτήσεις, σχεδίαση αυθαίρετων γεωμετρικά σχήματα, εισαγωγήΚαι εξαγωγήεικόνες και ήχος.

Εργαλεία πρόβλεψης- προϊόντα λογισμικού που διαθέτουν λειτουργίες για τον υπολογισμό των προβλέψεων. Πρόβλεψη- μια από τις σημαντικότερες ανθρώπινες δραστηριότητες σήμερα. Ακόμη και στην αρχαιότητα, οι προβλέψεις επέτρεπαν στους ανθρώπους να υπολογίζουν περιόδους ξηρασίας, ημερομηνίες ηλιακών και σεληνιακών εκλείψεων και πολλά άλλα φαινόμενα. Με την έλευση της τεχνολογίας των υπολογιστών, οι προβλέψεις έλαβαν ισχυρή ώθηση για ανάπτυξη. Μία από τις πρώτες χρήσεις των υπολογιστών ήταν ο υπολογισμός της βαλλιστικής τροχιάς των βλημάτων, δηλαδή, στην πραγματικότητα, η πρόβλεψη του σημείου στο οποίο το βλήμα θα χτυπούσε στο έδαφος. Αυτός ο τύπος πρόβλεψης ονομάζεται στατικόςπρόβλεψη. Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες προβλέψεων: στατικές και δυναμικές. Η βασική διαφορά είναι ότι οι δυναμικές προβλέψεις παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τη συμπεριφορά του υπό μελέτη αντικειμένου για οποιαδήποτε σημαντική χρονική περίοδο. Με τη σειρά τους, οι στατικές προβλέψεις αντικατοπτρίζουν την κατάσταση του υπό μελέτη αντικειμένου μόνο σε ένα μόνο χρονικό σημείο και, κατά κανόνα, σε τέτοιες προβλέψεις ο χρόνος στον οποίο το αντικείμενο υφίσταται αλλαγές παίζει δευτερεύοντα ρόλο. Σήμερα, υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός εργαλείων που σας επιτρέπουν να κάνετε προβλέψεις. Όλα αυτά μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με πολλά κριτήρια:

Όνομα εργαλείου	Πεδίο εφαρμογής	Υλοποιημένα μοντέλα	Απαιτούμενη εκπαίδευση χρηστών	Ετοιμο για χρήση
Microsoft Excel , OpenOffice.org	γενικού σκοπού	αλγοριθμική, παλινδρόμηση	βασικές γνώσεις στατιστικής	απαιτεί σημαντική βελτίωση (εφαρμογή μοντέλων)
Στατιστική , SPSS , Ηλεκτρονικές προβολές	έρευνα	ένα ευρύ φάσμα παλινδρόμησης, νευρωνικού δικτύου		προϊόν σε κουτί
Matlab	έρευνα, ανάπτυξη εφαρμογών	αλγόριθμος, παλινδρόμηση, νευρωνικό δίκτυο	ειδικής μαθηματικής εκπαίδευσης	απαιτείται προγραμματισμός
SAP APO	επιχειρηματικές προβλέψεις	αλγοριθμική	δεν απαιτείται βαθιά γνώση
ForecastPro , ΠρόβλεψηΧ	επιχειρηματικές προβλέψεις	αλγοριθμική	δεν απαιτείται βαθιά γνώση	προϊόν σε κουτί
Λογικότητα	επιχειρηματικές προβλέψεις	αλγοριθμικό, νευρωνικό δίκτυο	δεν απαιτείται βαθιά γνώση	απαιτεί σημαντική τροποποίηση (για επιχειρηματικές διαδικασίες)
ForecastPro SDK	επιχειρηματικές προβλέψεις	αλγοριθμική	απαιτούνται βασικές γνώσεις στατιστικής	Απαιτείται προγραμματισμός (ενσωμάτωση με λογισμικό)
iLog , AnyLogic , Νομίζω , MatlabSimulink , GPSS	ανάπτυξη εφαρμογών, μοντελοποίηση	μίμηση	απαιτείται ειδική μαθηματική εκπαίδευση	Απαιτείται προγραμματισμός (για τις ιδιαιτερότητες της περιοχής)

Η/Υ ΛΙΡΑ- ένα πολυλειτουργικό πακέτο λογισμικού σχεδιασμένο για το σχεδιασμό και τον υπολογισμό της μηχανολογίας και των κτιριακών κατασκευών για διάφορους σκοπούς. Οι υπολογισμοί στο πρόγραμμα εκτελούνται τόσο για στατικές όσο και για δυναμικές επιπτώσεις. Η βάση των υπολογισμών είναι μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων(FEM). Διάφορες μονάδες plug-in (επεξεργαστές) σας επιτρέπουν να επιλέξετε και να ελέγξετε τμήματα κατασκευών από χάλυβα και οπλισμένο σκυρόδεμα, να μοντελοποιήσετε το έδαφος, να υπολογίσετε τις γέφυρες και τη συμπεριφορά των κτιρίων κατά την εγκατάσταση κ.λπ.