Úvod

Zmysel

Nasledujúci učebný materiál je rozšírením predchádzajúceho balíka, ktorý bol založený na simulačnom programe xyZET. Tento program umožňuje v trojrozmernej reprezentácii oživiť častice pod vplyvom rôznych síl (pružná, elektrická, magnetická, gravitačná, tlaková).

Program xyZET bol napísaný v jazyku C pod operačným systémom UNIX a preto k spusteniu pod operačným systémom Windows potrebuje x-server.

Z dôvodu vyhnutia sa takejto prekážky brániacej širšej distribúcii a použitiu je použitá nezávislá platforma a redukovaná verzia xyZET bola prepísaná v programovacom jazyku Java. Takáto aplikácia umožňuje vyvíjať nové simulácie. Applet kontrolovaný Javascriptom umožňuje rozvíjať interaktivitu v rámci na platforme nezávislých web stránok.

Navyše oproti predchádzajúcemu balíku bolo vyvinutých množstvo počítačovo animovaných videí na zmenšenie rozdielov medzi reálnym experimentom a zodpovedajúcou simuláciou.

Z tradičných školských osnov boli vybrané témy, v ktorých interaktívne simulácie môžu zohrať podpornú úlohu pri motivácii a porozumení. Pri viac teoretických témach sa musia študenti pozrieť do príslušných učebníc.

Zoznam vybraných tém

Rýchlosť a zrýchlenie,
Sila,
Padajúce telesá,
Zrážky,
Obiehanie telies,
Kmitavý pohyb.

Úplný text je dostupný aj ako pdf - súbor.

Matematické hľadisko vo výučbe fyziky

Tu predstavený materiál je založený na alternatívnom prístupe v porovnaní s tradičnou výučbou. Hlavným aspektom tohto nového prístupu je snaha vyhnúť sa relevantným matematickým znalostiam ako predpokladom pre porozumenie fyzikálnych konceptov. Namiesto toho, simulácie v kombinácii s animovanou počítačovou grafikou sú použité na poukázanie prepojenia medzi matematikou a fyzikou.

Sledujúc tento princíp, pri výklade nie sú matematické rovnice odvádzané z teórie, ale sú priamo predstavené. Porovnaním matematických výrazov s výsledkom prezentovaným simuláciou sa študenti oboznámia s danými závermi.

V poslednej kapitole sú predstavené niektoré matematické definície a odvodenia.

Prepojenie Simulácie a Experimentu

Pri používaní nasledovných materiálov, prízvukujeme, aby reálne experimenty boli demonštrované a vykonávané žiakmi v triede, kedykoľvek je to možné. Ide o triviálny fakt, že simulácia nemôže žiakovi všetko preukázať, ale potrebuje dôkaz a podporu reálneho experimentu. Učiteľ má zdôrazniť tento fakt na zaistenie, aby študenti nepriľnuli k akémukoľvek naivnému neodzrkadlenému zmýšľaniu o hodnote a význame simulácie v porovnaní so skutočným experimentom.

Rozmery a jednotky

Pri meraní v reálnom experimente je v zásade nevyhnutné zaznamenať skutočnú hodnotu ako aj použitú jednotku.

Pri používaní simulácie s výstupom v číselnej forme je voľba jednotiek vo všeobecnosti voľná. Pre program xyZET je napríklad, definovaná jednotka pre vzdialenosť zodpovedajúca cca. 1/10 mm, v závislosti na dostupnom rozlíšení monitora. Táto jednotka môže v skutočnom živote predstavovať akúkoľvek vzdialenosť. To isté platí aj pre ostatné číselné hodnoty ako napr.: čas, hmotnosť, náboj, atď.

Pred použitím číselných hodnôt v podaní simulácie, má byť zaistená zhoda vzhľadom na použité jednotky. Je na uvážení používateľa, aby si zvolil spoločné základné jednotky ako m, sec, kg a odvodené jednotky ako N, alebo m/s, v súlade so systémom jednotiek používaných vedeckým spoločenstvom.

Obsah