ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. РОЛЬ КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ 5
1.1. Эксперимент как средство обучения физике 5
1.2 Место компьютерного эксперимента в обучении физике 10
ГЛАВА 2 УСКОРИТЕЛИ ЧАСТИЦ 16
2.1 Принцип работы и классификация ускорителей 16
2.2 Циклотрон 18
ГЛАВА 3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ЦИКЛОТРОН» 23
3.1 Теоретическая часть 23
3.2. Методика выполнения лабораторной работы «Циклотрон» 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 34
ЭЛЕКТРОННЫЕ РЕСУРСЫ 36
ПРИЛОЖЕНИЕ
На сегодняшний день обучение физике неизменно включает в себя проведение физических экспериментов как обязательную часть современных образовательных технологий. Роль физического эксперимента нельзя недооценивать. С одной стороны, он позволяет учащемуся глубже понять сущность изучаемого явления, понять, почему оно происходит так, а не иначе. С другой стороны, при проведении эксперимента учащийся собственноручно может «открыть» или подтвердить полученный ранее теоретически закон окружающего мира. Кроме того, работа с приборами и оборудованием, получение результатов с помощью измерительных инструментов и их последующая математическая обработка развивают практические навыки экспериментатора.
Механика и электродинамика, являясь макроскопической физикой, предоставляют хорошие возможности для экспериментальной и конструкторской деятельности учащихся, которая будет способствовать развитию когнитивных и творческих способностей. Однако переход к познанию мега- и микромира снижает возможности реализации экспериментальной деятельности учащихся в рамках среднего и высшего образования, так как для изучения микромира обычно требуется дорогостоящее оборудование, а космологические эксперименты практически невозможно провести в виду масштабов исследуемых объектов. На помощь приходит компьютерное моделирование процессов и явлений, происходящих в этих областях.
Изучение квантовой физики является достаточно сложным для студентов, поэтому для достижения наилучшего результата обучения реальный физический лабораторный практикум по этому разделу дополнен компьютерным моделированием тех лабораторных работ, выполнение которых в реальном режиме затруднительно или компьютерное моделирование позволяет лучше понять суть процессов, происходящих в эксперименте.
Целью моей выпускной квалификационной работы является разработать компьютерную лабораторную работу «Циклотрон».
Исходя из поставленной цели, были сформулированы следующие задачи:
1. Отобрать теоретический материал и задачи для будущей лабораторной работы.
2. Разработать компьютерную лабораторную работу «Циклотрон»
Эксперимент является чрезвычайно мощным инструментом в обучении физике. Не умаляя значимости теоретического обучения, можно с уверенностью заявить, что применение физических экспериментов в обучении отвечает основополагающим принципам обучения, а именно сознательности и активности, наглядности, системности и последовательности, прочности, доступности, и что самое главное, научности и связи теории с практикой. Выполнение опытов формирует интеллектуальные и практические экспериментальные умения, которые включают в себя с одной стороны умения определить цель эксперимента, выдвигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлять отчет о проделанной работе, и с другой стороны собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать. Обучение с помощью экспериментов не противопоставлено теоретическому обучению, а гармонично его дополняет.
Возможность проводить натурные эксперименты есть при изучении механических и электромагнитных явлений. Однако при изучении разделов физики, связанных со строением вещества, в частности квантовой физики, возможность проводить натурные эксперименты практически отсутствует по разным причинам: чересчур малые размеров исследуемых систем, характерное время эксперимента, не укладывающееся в рамки учебного процесса; дороговизна экспериментальных установок, повышенные требования к технике безопасности и т.д. На помощь приходит компьютерный эксперимент - виртуальная модель реального физического опыта. Хорошо развитое взаимодействие между пользователем и машиной, компьютерная графика и анимация позволяют широко использовать виртуальный эксперимент в образовании. При этом нельзя допускать злоупотребления компьютерным экспериментом - он должен проводиться только в том случае, если проведение реального эксперимента невозможно.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы нами была разработана лабораторная работа «Циклотрон».
При выполнении этой лабораторной работы студенты закрепят знания, полученные на лекциях; отточат навыки и умения проведения компьютерного эксперимента.
Подводя итог, можно сказать, что цели и задачи выпускной квалификационной работы были достигнуты. Вместе с развитием вычислительной техники растет и ее роль в науке и обучении. Вычислительная физика на сегодняшний день занимает ту же ступень, что и теоретическая или практическая физика. Поэтому для современного педагога крайне важно уметь применять последние достижения вычислительной техники в обучении - в том числе и компьютерный эксперимент.
