Folosirea instrumentelor virtuale pentru invatarea fizicii

Folosirea instrumentelor virtuale pentru invatarea fizicii

Folosirea instrumentelor virtuale pentru invatarea fizicii

Utilizarea instrumentelor virtuale în fizică are avantaje specifice: stimularea interesului faţă de nou, dezvoltarea gândirii logice, stimularea imaginaţiei, optimizarea randamentului predării, modelarea unor fenomene greu de reprodus în laborator. De asemenea, acestea permit obţinerea unor elemente ale instruirii pe care lecţia/lucrarea de laborator tradiţională nu le poate asigura: repetarea unor secvenţe; controlul asupra modelului utilizat, cu posibilitatea modificării unor parametri; redarea unor fenomene care se desfăşoară pe durate foarte scurte sau foarte lungi de timp.

Pentru a putea efectua astfel de lucrări, este necesar ca laboratorul de fizică să fie dotat corespunzător. În acest sens, acesta trebuie să includă o reţea de calculatoare şi un sistem de programe educaţionale (în particular, mediul de programare grafică LABVIEW şi aplicaţii – i.e., instrumente virtuale – create cu acesta).

Una dintre caracteristicile principale ale sofware-ului educaţional – inclusiv ale simulărilor lucrărilor de laborator – este interactivitatea, ceea ce înseamnă că software-ul acceptă şi răspunde la comenzile utilizatorului uman. Tehnicile simple (sau elementare) de interacţiune permit specificarea unei singure informaţii (aceasta luând forma unei variabile de intrare), fiind prezente în interfeţele grafice cu utilizatorul ale majorităţii programelor educaţionale (e.g., butoane radio, casete opţiune-checkbox, butoane de comandă, bare de defilare, cursoare). În schimb, tehnicile avansate permit introducerea unor informaţii mai complexe, prin combinarea unor tehnici de interacţiune elementară (e.g., casete de dialog; diverse tipuri de meniuri: bară, pull-down, pop-up, fix sau flotant; tehnica drag-and-drop).

Lucrările de laborator virtual pot fi utilizate în predarea fizicii pentru simularea executării în timp real a unor experimente de laborator pentru fenomene care:

– se produc foarte repede sau foarte încet;

– necesită condiţii de securitate foarte restrictive, i.e., nu permit realizarea practică (e.g., utilizarea radiaţiilor şi substanţelor toxice);

– se produc în zone ale căror dimensiunile sunt foarte mari sau foarte mici.

Simularea este legată intrinsec de modelare. Prin modelare se înţelege operaţia de creare a unui model[1] ataşat unui proces sau fenomen concret, într-o formă coerentă de exprimare, care să permită o tratare matematică imediată şi completă. De obicei, un model este obţinut prin simplificare (i.e., este o abstracţie sau o reducere a realităţii), acesta fiind şi motivul pentru care este mai uşor să se lucreze cu modelul decât cu obiectul sau fenomenul real. Simularea este o metodă experimental-aplicativă prin care se testează gradul de adecvare a modelului în raport cu procesul iniţial, prin implementarea acestuia pe un dispozitiv de simulare (e.g., calculatorul). În particular, în învăţământ, simularea reprezintă este o metodă de predare prin care se realizează reproducerea, repetarea sau imitarea unui proces fizic real folosind un model asociat. Scopul simulării este de a ajuta educabilul în înţelegerea unui sistem sau proces real, prin studierea modelului corespunzător. În general, modelele sunt puse la dispoziţie de teoriile cunoscute (studiate în cadrul disciplinelor predate în şcoli şi universităţi), nefiind nevoie de un efort suplimentar în acest sens.

Simulările experimentelor de laborator sunt extrem de utile în condiţiile în care:

– lipseşte aparatura necesară pentru realizarea experientelor reale;

– programele şcolare sunt foarte încărcate,  nepermiţând alocarea unui număr suficient de ore pentru desfăşurarea tuturor experimente reale prevăzute; în acest caz, lucrările de laborator virtual pot fi utilizate de către profesor numai ca secvenţe demonstrative, incluse în cadrul lecţiilor de predare a cunoştinţelor, pe parcursul unei durate relativ reduse (e.g., 10 minute).

Rolul simulării lucrărilor de laborator nu este înlocuirea totală a experimentelor reale. Uneori, acestea pot fi utilizate în paralel cu desfăşurarea experimentelor, pentru a face o paralelă între model şi fenomenul fizic.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *