Obsah
1. Úvod
1.1. Náplň
Nasledujúci učebný materiál je rozšírením predchádzajúceho balíka, ktorý bol založený na simulačnom programe xyZET. Tento program umožňuje v trojrozmernej reprezentácii animovať častice pod vplyvom rôznych síl (elastická, elektrická, magnetická, gravitačná, tlaková).Program xyZET bol napísaný pod operačným systémom UNIX v jazyku C, preto k jeho spusteniu pod operačným systémom Windows potrebuje x-server.
Z dôvodu odstránenia takejto prekážky, brániacej širšej distribúcii a použitia na rôznych platformách bol zdrojový kód prepísaný v programovacom jazyku Java. Ako aplikácia umožňuje vyvíjať nové simulácie.Ako Applet kontrolovaný Javascriptom umožňuje rozvíjať interaktivitu v rámci nezávislých platform 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.
1.2. 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, ktoré sú predpokladom porozumenia fyzikálnych konceptov. Namiesto toho sú použité simulácie v kombinácii s animovanou počítačovou grafikou 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.
1.3. Prepojenie Simulácie a Experimentu
Pri používaní nasledovných materiálov, zdôrazňujeme, aby boli žiakmi v triede vykonávané a demonštrované reálne experimenty, kedykoľvek je to možné. Ide o triviálny fakt, že simulácia nemôže žiakovi všetko ukázať, ale potrebuje dôkaz a podporu reálneho experimentu. Učiteľ má zdôrazniť tento fakt k zaisteniu, aby študenti nepriľnuli k akémukoľvek naivnému neodzrkadlenému zmýšľaniu o hodnote a význame simulácie v porovnaní so skutočným experimentom.1.4. 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 zvážení 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.
1.5. Média
Videá
Vložené videá sú jednoduché počítačové animácie alebo kombinácia reálneho experimentu a počítačových animácií.Authors: Jan Paul, Dug Van Dang
Applety
Vývoj apletov je založený na nástrojoch Java-xyz.Author: Sasa Divjak
Kontrola nad appletmi je vykonávaná Javascriptom.
Hlavná časť vývoja: Sasa Divjak
