Моделирование задач по физике в компьютерной образовательной среде

• Автор: Шарова, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Создание компьютерной образовательной среды КОС по физике как средства обучения

1.1. Методологическая проблема обучения решению задач по физике

1.2. Психологопедагогический аспект обучения моделированию задач физики

1.3. Применение информационных технологий в учебном процессе

1.3.1. Методический анализ компьютерных программ по физике

1.3.2. Методология проектирования обучающих программ

1.4. Классификация задач по физике для автоматизированного моделирования в КОС

1.5. Выводы.

Глава 2. Методологическое обоснование и назначение основных компонентов среды компьютерного моделирования задач СКМЗ по физике
2.1. Формализм представления задачи.
2.1.1. Структура среды компьютерного моделирования задач физики.
2.1.2. Алгоритм представления задачи в редакторе данных.
2.1.3. Алгоритм решения задачи в редакторе схем.
2.1.4. Методологическое назначение панели решений
2.2. Визуальные элементы компонентной цепи в редакторе схем.
2.2.1. Создание компонентов моделей и банка данных в среде компьютерного моделирования задач физики
2.3. Методика выделения объектов из условия задачи
2.3.1. Методика присвоения моделей объектам в редакторе схем
2.3.2. Контроль ошибок в среде компьютерного моделирования
задач СКМЗ
2.3.3. Пример решения задачи в СКМЗ.
2.3.4. Методология решения вычислительных задач и назначение СКМЗ
2.4. Выводы.
Глава 3. Организация обучения моделированию и решению задач в КОС по физике.
3.1. Структура КОС
3.1.1. Интерфейс пользователя
3.2. Использование методов обучения в КОС.
3.2.1. Основные дидактические концепции обучения с применением КОС
3.2.2. Организация познавательной деятельности учащихся с применением КОС
3.3. Выводы
Глава 4. Экспериментальное исследование и проверка эффективности применения компьютерной образовательной среды КОС по физике в учебном процессг.
4.1. Исследование проблем применения компьютерных технологий
в обучении физике
4.2. Определение образовательного эффекта КОС по физике в
учебном процессе.
4.2.1. Оценка пользовательских интерфейсов КОС.
4.2.2. Оценка уровня знаний учащихся при использовании КОС Экспериментальная проверка эффективности применения КОС в обучении
физике.
4.3. Выводы
Заключение
Список литературы


С точки зрения психологии, процесс решения задачи — это процесс ее перемоделирования, т. Конечными звеньями этой цепи являются задачи-модели, методы, решения которых известны. В науке метод моделирования заключается в том, что для исследования какого-либо явления или объекта выбирают или строят другой объект, в каком-то отношении подобный исследуемому. Построенный или выбранный объект изучают и с его помощью решают исследовательские задачи, а затем результаты решения этих задач переносят на первоначальное явление или объект []. Компьютер согласно современному толковому словарю английского языка - это «программируемый цифровой обработчик всевозможных данных» []. Используя положение о том, что в процессе изучения физики учащиеся должны овладеть обобщенными методами решения типовых задач, опираясь на физические знания, можно предположить, что и к использованию компьютера для передачи и обработки информации можно готовить еще в школе. В школьном курсе физики учащиеся изучают некоторые модели, но не осознают их подлинной сущности: изучают их просто как явление, числа, геометрические фигуры, не объединяют их общим понятием «модель», «моделирование» []. Известный психолог С. Л. Рубинштейн считает [], что средства познания, используемые при решении задач, сводятся к переформулированию задачи, а основная форма мышления, осуществляющая это переформулирование, есть анализ условий и требований задачи, когда объект в процессе мышления включается во все новые связи, и в силу этого выслушает во все новых качествах, которые фиксируются в новых понятиях; из объекта, таким образом, как бы вычерпывается каждый раз все новое содержание, он как бы поворачивается каждый раз новой стороной, в нем проявляются все новые свойства. С.Л. Рубинштейн характеризовал решение задач как процесс их переформулирования, в котором непрерывно производится анализ условий и требований задачи, через синтетический акт их соотнесения. Переформулирование задачи, считает он, и является способом ее моделирования. В.В. Давыдов считает [-], что перевод некоторого объекта в форму модели позволяет обнаружить в нем такие свойства, которые невыявляемы при непосредственном оперировании с ним. Он указывает, что в процессе решения задач, используемые средства познания выступают в форме моделирования. Л.М. Фридман [-], Д. Н. Богоявленский [-], Г. А. Балл [] в результате изучения генезиса задач делают вывод о том, что задачи можно рассматривать как знаковые модели проблемных ситуаций. Н.Ф. Талызина, рассматривая формирование общих приемов решения задач [], обращает внимание на то, что необходимо исходить из понимания мышления не как некой готовой формальной функции, которая применяется при решении задач, а из понимания мышления как содержательной системы актов, формирующихся в процессе решения соответствующих задач и проходящих ряд закономерно сменяющих друг друга этапов. При этом она отмечает, что успешность формирования действий определяется качеством их ориентировочной основы, ее содержанием и структурой. Для построения ориентировочной основы действий при решении задач необходимо найти структурную единицу, которая составляет сущность любой задачи этого класса, что соответствует методу моделирования. Обоснование использования метода моделирования для развития умственных способностей можно найти и в исследованиях П. М. Эрдниева и Б. П. Эрдниева [-], которые отмечают, что фактором, обеспечивающим высокое качество укрупненного дидактического знания, может выступить общий графический образ, общность символов для групп формул и т. В этих исследованиях указано на то, что дает возможность человеку за меньшее время овладеть большим объемом знаний, основательных и действенных, что акцент на необходимость пространственного и временного совмещения элементов укрупненных дидактических знаний имеет психологическую причину. H.A. Менчинская [, с. В работах показано, что в основе выполнения логических операций лежит активная мыслительная деятельность, направленная на дифференциацию, сравнение, классификацию объектов по многим основаниям, личностно значимым для учащется.