Кызылорда қаласы, Ә.Молдағұлова атындағы № 173 орта мектебінің физика пәні мұғалімі Жүсіпбекова Күміскүл Кеңесбекқызы

Физика сабақтарында оқушыларды компьютерлік техникаға қатыстырудын әр түрлі тәсілін қолдануға болады. Олардың бірі — компьютердің көмегімен физикалык есептерді шығару.

Жалпыға бірдей білім беретін мектеп жүйесіндегі физика курсында есептерді шығару сабақтары оқу пропесінде маңызды орын алады.

Есеп шығару — оқушылардың ой-өрісін дамытудың негізгі құралы, алған теориялық білімді іс жүзінде қолданудың жолы. Олар физикалық қүбылыстар мен зандарды тереңірек және берік меңгеруге, логикалық ойлаудың дамуына, игерген білім негіздерін өзара байланыстырып қолдана білуге үйретеді. Есеп шығару барысында кейде физикалық жаңа үғымдар мен формулаларды алғашқы рет еңгізуге, оқушыларға оқып үйренілетін зандылықтарды алдын-ала түсіндіруге, жаңа оқу материалының мазмұнымен күн ілгері таныстыруға болады.

Оқу процесінде, әдетте, физикалық есептер онша үлкен қиындықтар тудырмайды, ол жалпы алғанда логикалық тұжырымның көмегі арқылы физиканын зандары мен әдістері негізінде математикалық есептеулер мен эксперименттің көмегімен шығарылады. Әйткенмен, мүндай сабақты, әдістемелік тұрғыдан алғанда дұрыс құру және өткізу біршама күрделі.

Есептерді шығару көптеген мақсаттарды көздейді: физикалық құбылыстардың мазмұнын түсінуге, ұғымдарды қалыптастыруға, оқушылардың шығармашылық ойлауын дамыту және оларға өз білімдерін іс жүзінде қолдана білуге үйрету, оқушыларды тәрбиелеу, білімдерін, дағдылары мен іскерліктерін қадағалау және есепке алу.

Осы маңызды мақсаттарға қол жеткізу үшін есептің шартын терең түсіну кажет, оған жетудің тиімді жолдарынын бірі — есеп шығаруда компьютерді пайдалану.

Оқыту барысында ЭЕМ физика мұғаліміне физикалык есептеу экспериментіне жиірек сүйенуге, қандай да бір физикалық, шамалардын арасындағы байланысты көрнекі түрде көрсетуге, оқытудын қолданбалы бағытталуын күшейтуге себептесетін физика-техникалык мазмұндағы есептерді тереңірек зерделеуге мүмкіндік береді. Машиналы гра- фиканы пайдалана отырып, экранда суреті көрсетілген бағдарлама жазуға, сондай-ақ қозғалысқа келтіруге болады. ЭЕМ-нің бұл мүмкіндігі көзге байқалмайтын кейбір физикалық процестерді демонстрациялап көрсетуге пайдаланылады. Атап айтқан-да, альфа-бөлшектердін шашырауы, тізбекті реакция және т.б.

ЭЕМ-мен жұмыс істеуге бағытталған есептердін оку материалына, ең алдымен, белгілі бір психология-педагогикалық және дидактикалық талаптар қойылуы тиіс. Міндетті түрде оқушылардың осы кезенге дейін меңгерген білімдеріне сүйену қажет (бірінші кезекте информатикадан, математикадан, физикадан).

ЭЕМ-ді пайдаланып есеп шығарғанда физика теориясын, кұбылыстардын және процестердің колдану шекарасын анықтап, оларды аналогтық амал аркылы жүзеге асыруға болады.

Жалпы алғанда ЭЕМ-ді мүмкіндігінше тек кажетті кезде ғана пайдалану керек. Физика есептерін шы- ғаруда 10-20%-не ғана ЭЕМ-ді тиімді пайдалануға болады. Ондай есептерге төмендегілер жатады:

а) Белгілі формулалар бойынша көп қайталап есептеу жүргізуді талап ететін есептер.
ә) Физикалық процесті модельдегенде трансцендентті немесе жоғары дәрежелі теңдеулермен өрнектелетін есептер.

Бүндай есептерде әр түрлі сандық әдістерді пайдалануға тура келеді. Әдетте, сандық әдістердін көбі бірнеше рет кайталап есептеуді талап етеді.

б) Физикалық процестерді модельдегенде, кейбір қубылыстарды сөзбен түсіндіру, көзбен көру қиын болатын есептер.

Тандалынып алынатын есептер ЭЕМ-нін көмегімен шығару тиімді екенін көрсете алатындай болуы керек. Олардың ішінде техникалық объектінін немесе нақты физикалық модельді есептеуге мүмкіндік беретін есептердің болғаны дұрыс.

Есептерді іріктеу кезінде төмендегі талаптарды ескерген орынды:

• есеп тек ЭЕМ-нің көмегімен шыгарылады немесе шешілуі өте қиын;
• ЭЕМ ді қолданганда есеп тез шыгарылады және сәйкес бағдарламаны құру көп уақытты талап етпейді;
• есептер оқушылардың логикалық ойлауын дамытатындай, оларға сабақ болатындай мағыналы болуы тиіс.

Компьютерді пайдаланып есеп шығару пропесін шартты түрде бірнеше кезендерге бөлуге болады:

•  есептің қойылуы;
•  математикалык модель қүру;
•  алгоритм кұру;
•  компьютерде бағдарламалау;
•  алынған нәтижелерді талдау.

Әртүрлі есептердің қиындықтарына қарай бүл кезендер әр түрлі қолданылуы мүмкін. Кейбір жағдайларда жекеленген кезендердін орындалуы өте қарапайым болып келсе олар байқалмай кетуі мүмкін.

Шығарылу жолы қиын және күрделі болса, ондай есептердің алгоритмін түзіп, бағдарламасын кұрып ЭЕМ арқылы шешу тиімді. Ол үшін алдымен, есеп бірнеше бөліктерге бөлініп, олардың кандай тізбекпен шешілетіндігі аныкталады. Яғни, бірінші ке- зең есептін койылуы. Бүл кезең есептің шарттары мен алынатын нәтижелерін ажыратып корсетуге арналады. Одан кейінгі екінші кезенде, формула түрінде жазылатын оның математикалык моделі жасалады. Есеп шығаруда математикалык модельді күру үшін алдымен:

• математикалық моделъ негізделетін болжамды бөліп алу;
• алгашқы мәліметтер мен нәтижені анықтап алу;
• алгашқы мәліметтер мен нәтижені байланыстыратын математикалық қатынастарды (формула, теңдеу, теңсіздік және т.б.) жазу қажет.

Яғни, осы кезенде оның математикалық моделі зертгеліп, бағдарламаланады (схемалар машина тіліне аударылады, операцияларды орындау тізбегі қадағаланып, тексеріледі). ЭЕМ-де қажетті есептеуді жүргізіп, жауабын беру үшін оған қажетті нұсқаулар мен әрекеттер тізбегін беру қажет. Мұндай нұсқау есепті шешу алгоритмі деп аталады. Алгоритм құру — ЭЕМ- мен есеп шығарудың үшінші кезеңі болып табылады. Онда, ЭЕМ алгоритмді адамның қатысынсыз, автоматты түрде орындайды. Бұл процесс арқылы математикалық модельдің жәрдемімен есептің жауабы табылатын тәсілдер тағайындалады. Ол үшін, алгоритм ЭЕМ-ге түсінікті арнайы тілде, яғни қандай да бір бағдарламалау тілінде жазылуы тиіс. Яғни онда, есептін шығарылу алгоритмі белгілі ереже бойынша машина тіліне аударылады. Бағдарламалау тілінде жазылған алгоритм бағдарлама деп аталады. Төртінші кезен — бағдарламалау процесі. Бүл кезде блок-схе- ма құрылады және бағдарлама ЭЕМ тілінде жазылатын болады. Бағдарлама жасау процесі арнаулы бланкаларға жазылған команда (нұскау, бұйрық) аркылы орындалады. Бесінші кезең —ЭЕМ тапсырма алғаннан кейін есепті автоматты түрде озі шешеді. Есептеуді ЭЕМ-де жүргізе отырып, алынған нәтижені талдау керек. Мұндай жағдайда математикалық модельді нақтылау қажеттігі пайда болуы мүмкін.

Дидактикалық мақсатта есептер мынадай түрге бөлінеді:

а) жәй есептер, өтілген аныктамаларды бекітуге арналған, формулалардың мәнін, зандарды түсіндіретін, дайын формула арқылы кейбір өлшемдерді табуға арналған жаттығу есептері;
б) күрделірек есептер, белгілі бір физикалык жағдайдың талдауын талап ететін, берілген есепте қандай физикалық заңдылык кұбылысты сипатгайтынын түсіне отырып етіп кеткен тақырыпты қолдана білу, математикада пайдаланып жүрген зандылықтарды кәрсету жөне т.б. Мұндай есептер көбінесе тек қана есте сақтауға ғана емес, сондай-ак тиімді түрде ойлауға — олар оқушылардан алған білімдерін әз беттерінше берілген есеп шартына қарай қайта ендеуін талап етеді. Бұл есептер білімді, іскерлікті теренірек менгеруге және оларды колдана білуге жәрдемдеседі;
в) есеп шарты оқулықта берілгеніне қарағанда онша таныс емес немесе сабакта шығарған есептерге ұксастығы аз, есепті шығару кезінде білімді колдану аумағынан екінші бір аумақта колдана білу талап етілетін: механика зандарын, электродинамикада электр немесе магнит өрісінде зарядталған бөлшектің қозғалысын есептеуге;

Физикалық есептер зерттеу сипаттары мен әдісте- ріне байланысты физиканы оқыту әдістемесінде сапалық және сандык есептер болып бөлінеді. Олардын әрқайсысын компьютерді қолдану арқылы мектептердің 11-сынып оқушыларымен өткізілген дәріс- терден мысал келтіре отырып жеке-жеке қарастырайық.

Сабақ барысында оқушылар шығармашылық қаракеттің мынадай түрлерін жасады: шығарылу жолы қиын және күрделі есептердің алгоритмін түзді; бағдарламасын қүрып, ЭЕМ арқылы шешті. Алгоритм ЭЕМ-ге түсінікті тіл — Visual і Вазіс бағдарламалау тілінде жазылды.

1. Сандық есептер. Есептердін бүл түрі математикалық есептеуді қажет етеді. Дүрыс іріктеп алынған жағдайда мұндай есептер оқушылардын бойында ұтымды білімнін қалыптасуына ықпалын тигізеді. Мұндай есептер мұғалімдер қолданып жүрген бар- лық есептер жинақтарында анағұрлым толық түрде берілген.

Сандық есептерге қарапайым жәй есептер, жаттығу есептері көбінде үйге берілген тапсырмада формуланы есте сақтауға-көмектесу үшін қажетті елшем бірліктерінің мәліметтеріне есептің мәндерін қойып шығаруға үйретуге арналған есептер жатады.

Шығарылу тәсіліне қарай сандық есептер: ауызша, экспериментальдық, есептеу және графикалык болып бөлінеді.

1) Есептеу есептерін шығару бағдарламаның кептеген тақырыптарын жете түсініп, практикалық тұрғыдан бекіту үшін қажет.

1-есеп. Сутегі атомының жұтылу спектрінін алғашқы бес сериясындағы сегіз сызықтан тұратын толқын үзындығының мәнін 0,1 нм дәлдікке дейін табындар.

Сутегі атомының жұтылу сызығының толқын ұзындығы

Оқушылар компьютердегі жұмыстарын аяқтағаннан кейін есептеу эксперименті барысында өздері алған нәтижелерді талқылау өткізіледі. Бұл мәселе оқушылар есептеу тәжірибесін орындау кезінде баяғыда қарастырып кеткен жеке жағдайлардың бірі болып табылатынын, әдетте, бұл оларға айтарлықтай қиындық тудырмайтынын ескерте кеткен жөн. Бұдан басқа, осы мәселені қарауды келесі сабаққа қалдырып, оны оқушыларға үй жұмысын тексеру кезенінде беру тиімдірек болмақ.