Е.М.Воротынец, О.О.Волосникова, И.В.Алеева,
гимназия № 3, г. Сургут, Тюменская обл.

Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях

Методика организации проекта

Вопросу о движении заряженных частиц в курсе физики уделяется мало времени: не рассматривается характер движения, решение задач из-за сложных вычислений приводит к большому количеству ошибок, на их исправление тратится много времени. Всё это приводит к неправильному восприятию изучаемого процесса. Компьютер позволяет быстро и безошибочно выполнять вычисления, визуально представлять характер движения в виде графика. Но таких компьютерных программ нет, поэтому возникла необходимость в их создании. Тем более что учащиеся 10-Б (профильного математического) класса параллельно с изучением основ программирования на языке Паскаль изучают вопросы движения заряженных частиц в курсе физики. Это и обусловило выбор проектной формы работы.

По предметно-содержательной области проект являлся межпредметным. Как правило, такие проекты выполняются во внеурочное время, но, поскольку в курсе информатики после изучения основ программирования выделяется время для самостоятельного решения задач, проект можно было организовать в рамках уроков по технологии программирования. Процесс этот был творческим, позволил решать задачи не ради их решения, а с конкретной познавательной целью.

В процессе работы над проектом учащиеся смогли грамотно применить теорию на практике (семинарских, лабораторных занятиях, уроках решения задач), потребность в графическом представлении движения заряженных частиц послужила мотивацией для изучения темы «Графика в Паскале». В результате дети научились правильно оценивать результаты компьютерных экспериментов, обобщать их, использовать при решении других задач, моделировать процессы в среде Паскаль.

Результатами проекта являлись готовые программы по решению задач-минимум, предназначенных для лабораторных исследований, и письменные отчёты по результатам исследований в виде печатного продукта с теоретическими выкладками, описанием процесса моделирования, результатами исследований, схемами работы кинескопа, масс-спектрографа; промежуточные зачёты по темам «Графика в Паскале», «Движение заряженной частицы в плоском конденсаторе», «Движение заряженной частицы в магнитном поле». Готовые проектные работы учащихся являлись допуском к экзамену по физике.

Данный проект имеет среднюю продолжительность. Он включает в себя изучение движения частиц в электрическом поле, изучение движения частиц в магнитном поле, изучение темы «Основы программирования на языке Турбо Паскаль», а также тему «Графика в Паскале», которая не включена в программу ИТ; «MS Word как настольная издательская система».

Этапы работы над проектом

1. Входной контроль. Постановка задачи (2 ч). Учащимся с целью определения их готовности к проектной деятельности было предложено написать программу лабораторных исследований по теме «Измерение модуля Юнга резины» в рамках «Дня науки и творчества».

2. Обсуждение постановки задачи «Исследовать поведение заряженных частиц в электрических и магнитных полях» и её уточнение с использованием исторических справок. Построение задачи-минимум (2 ч). Выдвижение гипотез решения поставленной проблемы (мозговой штурм), обсуждение и обоснование каждой из гипотез.

3. Математическое моделирование (2 ч). Модели и их виды. Примеры моделей и их использование. Обсуждение вопросов, связанных с математическим моделированием: откуда берутся модели? способы их исследования; адекватность модели реальному прообразу. Разработка этапов проведения экспериментальных работ: планирование, проведение и анализ результатов.

4. Проведение исследований по поставленным задачам-минимум (8 ч). Задачи для исследований могут быть предложены учителем либо поставлены учащимися. Работа над поиском фактов, аргументов, подтверждающих или опровергающих гипотезу, проводится в парах (4 ч).

Освоение теоретического материала по теме «Графика в Паскале» предполагает проведение семинара-практикума и самостоятельное решение задач (4 ч).

5. Защита проектов. Проведение конференции по теме «Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях» (2 ч).

6. Обобщение результатов. Выходной контроль: решение задач повышенной сложности (2 ч).