close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Метапредметный урок «Моделирование физических процессов»

код для вставки
Автор: Головин Дмитрий Владимирович;
Место работы: МБОУ гимназия им. И.А. Бунина г. Воронеж;
Должность: учитель информатики
Метапредметный урок «Моделирование физических процессов»
Оглавление
1. Технологическая карта урока (ст.1)
2. Ход урока (ст.5)
Технологическая карта урока
Учитель: Головин Д.В.
Предмет: Информатика
Класс: 9
Автор УМК: Информатика и ИКТ. 9 класс. Угринович Н.Д.
Тема урока: Метапредметный урок «Моделирование физических процессов».
Тип урока: Урок общеметодологической направленности (самоорганизация и систематизация).
Деятельностная цель: Формирование у учащихся деятельностных способностей и способностей к структурированию и систематизации изучаемого
предметного содержания.
Содержательная цель: Построение обобщенных деятельностных норм и выявление теоретических основ развития содержательно-методических линий курса.
Цель урока: обобщить знания учащихся по темам «Моделирование» курса информатики и ИКТ, «Динамика» курса физики и «Графики функций» курса математики; сформировать метапредметные знания.
Задачи урока:
образовательные: обеспечить в ходе урока закрепление законов динамики, правил математических функций, принципов компьютерного моделирования; развить у учащихся навыки применения математических, физических и информационных знаний для решения поставленной задачи;
развивающие: развить у учащихся интеллектуальные способности переноса знаний и умений в новые ситуации;
содействовать развитию умений осуществлять рефлексивную деятельность;
создать условия для развития у учащихся памяти, внимания, воображения;
воспитательные: способствовать формированию готовности и мобилизации усилий на выполнение заданий;
Планируемые образовательные результаты:
предметные: умение применять информационные технологии в моделировании и исследовании динамических процессов, изучаемых в курсе физики
используя математический аппарат;
личностные: развитие познавательных интересов, учебных мотивов; формирование границ собственного знания и «незнания»; формирование картины мира;
метапредметные: выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий; осуществление синтеза как составления целого из частей.
Основные понятия темы: моделирование процессов и явлений с помощью компьютерных технологий; движение тел; траектория; построение графика
функции;
Межпредметные связи: физика, математика, информатика.
Технологии: проблемное обучение, проектное обучение.
Ресурсы: ПК учителя, проекционный комплект, УМК, ПК ученические.
1
Организационная структура урока
Деятельность
Формируемые универсальные учебные действия
учителя
учащихся
личностные
познавательные
коммуникативные
регулятивные
Этап урока: Мотивация (самоопределение) к учебной деятельности
Цель этапа: Выработка на личностно значимом уровне внутренней готовности к реализации нормативных требований учебной деятельности
Создает условия для
Настраиваются на пред- самоопределение; - установление при- планирование
- волевая саморевозникновения у участоящую совместную
- осмысление;
чинно-следственных
учебного сотруднигуляция;
щихся внутренней подеятельность; знакомят- развитие познавасвязей;
чества с учителем;
требности включения в
ся с учебными задачами, тельных интересов,
деятельность («хочу»);
содержанием и формаучебных мотивов;
актуализирует требовами предстоящей деяния к ученику со сторотельности.
ны учебной деятельности («надо»); устанавливает тематические рамки учебной деятельности («могу»).
Этап урока: Актуализация и фиксирование индивидуального затруднения в пробном действии
Цель этапа: Подготовка мышления учащихся и осознание ими потребности к выявлению причин затруднений в собственной деятельности
Создает проблемную
Пытаются самостоятель- осмысление;
- построение рассуж- формулирование
- волевая самореситуацию (ситуацию зано выполнить задание на - развитие познавадения в форме связи
собственного мнегуляция;
труднения), предлагая
применение ранее полу- тельных интересов,
простых суждений об ния (позиции);
- постановка учебмногофункциональные
ченного знания; фиксиучебных мотивов;
объекте, его строе- умение договариной задачи в созадания на применение
руют возникшее затруд- эмпатия;
нии, свойствах и свяваться и приходить к трудничестве с учиранее полученного знанение в выполнении
- развитие этических зях;
общему решению;
телем;
ния.
пробного действия.
чувств и регулято- анализ объектов с
- использование ре- принятие и сохраров морального
выделением сущечи для регуляции
нение учебной заповедения;
ственных и несущесвоего действия;
дачи;
ственных признаков;
- построение логической цепи рассуждений;
Этап урока: Построение проекта выхода из затруднения
Цель этапа: Постановка целей коррекционной деятельности и на этой основе - выбор способа и средств их реализации
Организовывает коллек- В коммуникативной
- формирование
- осуществление по- планирование
- познавательная
тивный анализ учебной
форме формулируют
мотивов достижеиска необходимой
учебного сотрудниинициатива;
задачи. Направляет выцель своих будущих
ния и социального
информации;
чества со сверстни- определение побор учащимися способа
учебных действий,
признания;
- использование знаками;
следовательности
(метод дополнения) и
устраняющих причину
- установка на здоково-символьных
- учёт разных мнепромежуточных
ФОУД
Развивающий
контроль
Фронтальная
Диспут
Самопроверка
Смешанная
Взаимопроверка
2
средства (изученные
понятия, алгоритмы,
модели, формулы, способы записи и т.д.) построения нового знания.
возникшего затруднения;
предлагают и согласовывают тему урока; выбирают способ и средства
построения нового знания; формируют план
своих действий.
ровый образ жизни;
- развитие познавательных интересов,
учебных мотивов;
средств, в том числе
моделей и схем для
решения задач;
- осознанное и произвольное построение
речевого высказывания в устной и письменной форме;
- анализ объектов с
выделением существенных и несущественных признаков;
- выдвижение гипотез
и их обоснование;
- построение рассуждения в форме связи
простых суждений об
объекте, его строении, свойствах и связях;
ний и стремление к
координации различных позиций в
сотрудничестве;
- умение договариваться и приходить к
общему решению;
- владение диалогической формой речи
в соответствии с
грамматическими и
синтаксическими
нормами языка;
целей с учетом конечного результата;
- планирование
своих действий в
соответствии с поставленной задачей
и условиями её
реализации;
- прогнозирование;
- целеполагание;
Этап урока: Реализация построенного проекта выхода из затруднения
Цель этапа: Осмысленная коррекция учащимися своих ошибок в самостоятельной работе и формирование умения правильно применять соответствующие способы действий
Фиксирует выдвинутые
На основе выбранного
- нравственно- осуществление по- ориентировка на
- волевая самореПрактиПрактическая
учениками гипотезы,
метода выдвигают и
этическое оцениваиска необходимой
позицию партнёра в гуляция;
кум
работа
организует их обсуждеобосновывают гипотезы; ние усваиваемого
информации;
общении и взаимо- познавательная
ние; направляет проект- при построении нового
содержания;
- моделирование;
действии;
инициатива;
ную деятельность учазнания используют
- осознание ответ- выбор наиболее
- разрешение кон- осуществление
щихся в соответствии с
предметные действия с
ственности за обэффективных спософликтов на основе
итогового и пошапланом.
моделями, схемами и
щее дело;
бов решения задач в
учета интересов всех гового контроля по
т.д.; фиксируют (вер- следование в позависимости от конучастников;
результату;
бально и знаково) и
ведении моралькретных условий;
- построение понят- внесение необхоприменяют новый споным нормам и эти- самостоятельное
ных для партнёра
димых дополнений
соб действий для решеческим требованисоздание алгоритмов высказываний;
и корректив в план
ния практической задаям;
деятельности;
- контроль действий и действия;
чи.
- оценка своих по- самостоятельное
партнёра;
ступков в соответсоздание способов
- использование рествии с нормами
решения проблем
чи для регуляции
нравственности;
творческого характесвоего действия;
- установка на здора;
ровый образ жизни;
3
Этап урока: Включение в систему знаний и повторение
Цель этапа: Применение способов действий, определение границ применимости нового знания, повторение и закрепление ранее изученного, и подготовка к изучению следующих разделов курса
Организовывает выполВыполняют тренировку
- нравственно- сравнение, сериация - ориентировка на
- оценка правильАнализ
Самопроверка
нение заданий, в которанее сформированных
этическое оцениваи классификация по
позицию партнёра в ности выполнения
проекта
рых новое обобщенное
умений, требующих доние усваиваемого
заданным критериям; общении и взаимодействия на уровне
знание связывается с
работки и доведения до
содержания;
- структурирование
действии;
адекватной ретроранее изученным; органового уровня; выявляют - формирование
знания;
- формулирование
спективной оценки;
низовывает подготовку к и фиксируют границы
картины мира, куль- - использование знасобственного мне- внесение необхоизучению следующих
применимости нового
туры, как порождеково-символьных
ния (позиции);
димых корректив в
разделов курса.
знания.
ния трудовой предсредств, в том числе
- построение монодействие после его
метномоделей и схем для
логического высказавершения на оспреобразующей
решения задач;
зывания в соответнове его оценки и
деятельности чело- использование обствии с грамматичеучёта характера
века;
щих приемов решескими и синтаксиче- сделанных ошибок;
ния задач;
скими нормами
- самостоятельное
языка;
создание способов
решения проблем
творческого характера;
Этап урока: Рефлексия учебной деятельности на уроке
Цель этапа: Осознание учащимися метода преодоления затруднений и самооценка ими результатов своей коррекционной самостоятельной деятельности, согласование домашнего задания
Организует рефлексию и Осуществляют пошаго- самооценка на
- рефлексия способов - учёт разных мне- осознание качеФронСамопроверка
самооценку учениками
вый контроль по резульоснове критериев
и условий действия;
ний и стремление к
ства усвоения;
тальная
собственной учебной
тату; соотносят результа- успешности;
- формулирование
координации раз- определение
деятельности на уроке;
ты своей учебной дея- адекватное понипроблемы;
личных позиций в
уровня усвоения;
дает краткую качествен- тельности с целью урока
мание причин успе- - анализ объектов с
сотрудничестве;
- адекватное восную характеристику раи фиксируют степень их
ха/неуспеха в учебвыделением суще- формулирование
приятие оценки
боты класса; намечает
соответствия; высказыной деятельности;
ственных и несущесобственного мнеучителя;
цели дальнейшей деявают свои впечатления
ственных признаков;
ния (позиции);
тельности и определяет
от урока, своей деятель- контроль действий
задания для самоподгоности и взаимодействия
партнёра;
товки (домашнее задас учителем и одноклассние с элементами выбо- никами.
ра, творчества).
4
Ход урока
1 этап.
Сегодня на уроке нам предстоит охватить такие дисциплины, как физика, математика и ИКТ. Т.е. мы постараемся
решить физические задачи математическими методами средствами ИТ. Это позволит нам пробрести прикладные практические навыки, основанные на теоретических знаниях.
2 этап.
Представьте, вы играете в снежки или кидаете камни на дальность.
1. Под каким углом надо бросить предмет, чтобы он улетел как можно дальше?
Возможно 45о. Оставим этот вопрос на проверку.
2. По какой траектории полетит предмет?
Возможно по параболе (перевернутой). Оставим этот вопрос на проверку.
3. Предположим у нас есть установка, которая выстреливает снаряд с определенной скоростью, например, 100 м/с. Угол
наклона к горизонту можно настраивать. Как рассчитать угол наклона, чтобы снаряд попал в мишень, расположенную
на расстоянии 1 км.?
Оставим этот вопрос на проверку.
5
3 этап.
Решить поставленные задачи для конкретного случая помогают законы физики. К примеру, зная угол α (30о) и
начальную скорость v0 (100м/с) можно по формулам определить, где будет находиться снаряд через определенное время
(10с). Как это сделать?
Разложим движение снаряда на 2 составляющие, равномерное движение по оси х и равнопеременное по оси у. Тогда
по формулам можно рассчитать положение снаряда в нужный момент времени.
x = υ0x · t ;
x = υ0 · cosα · t ;
y = υ0y · t + a · t2/2.
y = υ0 · sinα · t - g · t2/2.
Т.е., например, если задать v0, α и t, то можно найти координаты снаряда.
6
Это все хорошо, но не плохо было бы создать такой универсальный инструмент, который бы моделировал данный
физический процесс для любых входных параметров, т.е. для любых v0, α и показывал бы всю траекторию движения снаряда. Это поможет нам ответить на поставленные в начале урока вопросы.
И тут нам на помощь приходит ИТ. Для решения поставленной задачи создадим управляемую информационную модель.
По сути нам придется построить график математической функции (параболы) по точкам с координатами (х, у). Эти
координаты будут меняться с течением времени, т.е. рассчитываться по известным нам формулам.
Скажите, какие темы из физики, математики и информатики мы сегодня затронем на уроке? (динамику, построение
графиков функции, моделирование).
4 этап.
Чтобы все правильно сделать, создадим формальную математическую модель для построения графика. Построим
таблицу с координатами (х, у), которые можно рассчитать по физическим формулам. А затем по этим точкам можно будет
построить график.
t
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5 ….
x = υ0 · cosα · t
y = υ0 · sinα · t - g · t2/2
С формальной математической моделью разобрались. Теперь вопрос, в какой компьютерной программе можно создать эту модель, чтобы она рассчитывала нам значения х, у, исходя из входных параметров v0, α в течении всего времени t
полета и строила график, т.е. траекторию движения снаряда. Попробуем реализовать ее в программе Excel. Рассаживаемся
за компьютеры.
Практика.
7
8
Детали:
Ячейка A7 содержит формулу
=A6+E$4 далее скопированную вниз до 36 строки.
Ячейка B6 содержит формулу
=E$2*COS(РАДИАНЫ(E$3))*A6 далее скопированную вниз до 36 строки.
Ячейка C6 содержит формулу
=E$2*SIN(РАДИАНЫ(E$3))*A6-9,8*A6*A6/2 далее скопированную вниз до 36 строки.
Остальные ячейки заполняются вручную без формул.
По диапазону B6:C36 построен точечный график.
А теперь ответим на наши 3 вопроса, поставленные в начале урока:
меняя значение угла убеждаемся, что снаряд улетает дальше при 45о;
наглядно видим, что траектория полета действительно парабола;
устанавливаем скорость 100м/с и подбираем такой угол, чтобы снаряд улетел на 1 км.
5 этап.
Поработаем с нашей информационной моделью, исследуем процесс полета снаряда. С ее помощью решим некоторые
прикладные задачи.
Самостоятельная практическая.
Меняя первоначальные параметры (угол к горизонту α, начальную скорость υ0 и шаг времени) можно детально исследовать динамику снаряда. Проведите 6 экспериментов и запишите результаты в таблицу:
1 s = 200 м
υ0 = 50 м/с
α=
2 s = 150 м
υ0 = 40 м/с
α=
3 s = 300 м
α = 45 °
υ0 =
4 s = 350 м
α = 30 °
υ0 =
5 υ0 = 100 м/с
α = 25 °
s=
6 υ0 = 20 м/с
α = 60 °
s=
9
Вопросы:
1. Где можно применять созданную нами программу-модель? (Артиллерийский расчет, трюки в кино, расчет запуска
спутника …).
2. Какие еще можно исследовать типы движения тел по законам динамики? (вверх, вниз, вправо).
3. Можно ли и как использовать эту модель при изучении физики? (экспериментальное решение задач на динамику,
подтверждать теории и законы динамики …)
4. Можно ли и как использовать такие модели при изучении математики? (построение графиков функций).
6 этап.
В каких областях вы столкнулись сегодня с затруднениями, в математике, в физике, в ИТ?
Смогли бы вы теперь самостоятельно создать обсуждаемые нами информационные модели?
Сделайте вывод, что такое информационное моделирование, и для чего оно нужно? (это метод познания, состоящий
в создании и исследовании модели (нового объекта, который отражает исследуемые свойства изучаемого объекта, явления
или процесса).
Какие этапы мы прошли, чтобы создать нашу модель? (словесное описание, формализация, построение компьютерной модели, эксперимент с корректировкой).
Сегодня на уроке мы охватили такие дисциплины, как физика, математика и ИКТ. Т.е. мы решили физическую задачу математическими методами средствами ИТ. При этом мы научились применять теоретические знания для прикладных
практических задач. А главное, мы оценили практическую полезность информационных моделей, созданных компьютерными средствами.
10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
457 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа