Сугакевич А.Г. Применение ПМК «Постоянный ток»

Решение задач на расчет эквивалентных сопротивлений, токов и падений напряжения на отдельных проводниках сложных электрических цепей часто вызывает затруднения. В тоже время  теоретические сведения и навыки решения задач по этой теме важны для них как с точки зрения более глубокого понимания ряда физических процессов и явлений, так и для усвоения материала смежных предметов. Применение программно-методического комплекса «Постоянный ток» значительно упрощает решение этой проблемы. При наличии компьютерного проектора данный ПМК может быть использован на уроках по физике, но наиболее эффективно его применение при организации самостоятельной подготовки учащихся к решению задач по данной теме [1].

ПМК «Постоянный ток» предусматривает возможность проведения двух занятий, содержащих теоретические сведения, примеры решения задач, а так же задачи для самостоятельного решения.

Занятие 1. Цель: повторить определения и формулы последовательного и параллельного соединения проводников и развить навыки решения стандартных задач на расчет эквивалентного сопротивления цепи.

В ходе рассмотрения теоретического материала учащиеся в удобном для себя темпе с помощью компьютера повторяют схематические изображения и формулы последовательного и параллельного соединения проводников, определения таких понятий, как узел, ветвь и т.д. (рис.1).

Рис. 1.

Далее учащимся  предлагается  проследить за ходом решения задач различного уровня сложности по данной теме. Световая индикация групп параллельно соединенных проводников и соответствующих узлов (рис. 2), либо групп последовательно соединенных проводников, «сворачивание» участков цепи, завершающее расчеты этих участков, а так же другие элементы мультипликации способствуют тому, что на этом этапе учащиеся усваивают алгоритм решения стандартных задач по данной теме.

Рис. 2.

На следующем этапе учащемуся предлагается  задача для самостоятельного решения по уже усвоенному алгоритму. Учащийся и программа работают в режиме «диалога». Учащийся самостоятельно выбирает группу проводников, соединенных параллельно либо последовательно, тип соединения этой  группы проводников, формулу, пригодную для конкретного расчета, или одну из таких формул, если их несколько (рис. 3). Затем учащийся рассчитывает и вводит с клавиатуры численное значение эквивалентного для данной группы проводников сопротивления (рис. 4). Схема цепи упрощается и т.д.

Рис. 3.

Рис. 4.

Каждый шаг учащегося сопровождается комментариями, которые подобраны так, что если учащийся допустил ошибку,  ему оказывается помощь в ее исправлении (рис. 5-6) или подтверждается правильность его действий.

Рис. 5.

Рис. 6.

В случае   успешного   решения   задачи,   сеанс    работы завершается   комментарием,  содержащим  информацию  о  степени готовности учащегося к решению более сложных задач по данной теме  и  о  тех недочетах, которые ему следует устранить. Комментарий составляется  на  основании  анализа  ошибок, допущенных учащимся в процессе решения задачи.

Занятие 2. Цель: подготовить учащихся к решению задач на распределение токов и падений напряжения на отдельных проводниках цепи и проконтролировать ход самостоятельного решения подобной задачи.

Задания имеют аналогичную структуру. Особенностью второго задания является то, что элементы мультипликации связанные с движением токов при смешанном соединении проводников (рис. 7) позволяют учащимся глубже разобраться в законах параллельного и последовательного соединения проводников, грамотно применять эти законы и закон Ома для участка цепи без ЭДС в ходе самостоятельного решения предлагаемой задачи. При решении этой задачи учащийся самостоятельно выбирает проводник, для которого удобно рассчитать значение силы тока или падение напряжения, соответствующие формулы, и вводит, с клавиатуры, значение выбранной физической величины.

Рис. 7.

В ходе решения данной задачи учащийся может выбрать любой из рациональных путей ее решения. Таким образом, удается достаточно детально проконтролировать весь ход решения задачи.

Время выполнения каждого из заданий у учащихся с различной степенью подготовки составляет от 20 до 35 минут

Применение программы.

ПМК «Постоянный ток» не требует мощного аппаратного обеспечения и корректно работает на компьютерах с процессорами Intel 80286 и выше с мониторами VGA и выше.

Достаточно развитое меню позволяет преподавателю задать свой сценарий работы учащихся с ПМК в зависимости от их подготовки, целей занятия и отведенного на эту работу времени, а так же изменить конфигурацию программы в зависимости от типа используемого компьютера и т.д. (рис. 8).

Рис. 8

Применение данного ПМК позволяет преподавателю значительно активизировать процесс приобретения учащимися навыков решения задач и, что особенно важно, контролировать и корректировать ход самостоятельного решения задач.

Следующим шагом в развитии ПМК должно стать расширение предлагаемого учащимся теоретического материала и создание алгоритма, позволяющего автоматически подбирать новое задание для учащегося в соответствии с качеством решения предыдущих задач (т.е. в соответствии с его уровнем подготовки).

Данный вариант ПМК «Постоянный ток», на условиях некоммерческого использования распространяется свободно.

1. Сугакевич А.Г. Опыт разработки программного обеспечения предназначенного для подготовки учащихся к решению задач по физике в МСК // Информационные технологии в образовании: Тезисы докладов научно-методической конференции. - Мн.: БГУ, 1999.