- Главная
- Творчество
- Визуализация явления гравитационного взаимодействия с помощью языка программирования python
Визуализация явления гравитационного взаимодействия с помощью языка программирования python
Другие проекты автора
Описание проекта
Конспект занятия в IT-лаборатории школьного кванториума «Наукоград»
Педагог:Семенова Татьяна Викторовна, учитель физики.
Образовательная организация: муниципальное общеобразовательное учреждение «Школа № 1 г. Черемхово».
Предмет (курс, творческое объединение): метапредметное занятие по физике, астрономии, ИКТ.
Группа учащихся: 10 учащихся 10Б класса универсального профиля, планирующих сдавать ЕГЭ по физике, информатике.
Образовательный контент занятия: механизм гравитационного тяготения планет Солнечной системы; создание 3D-анимации в среде программирования python.
Тема занятия: «Визуализация явления гравитационного взаимодействия с помощью языка программирования python»
Используемая технология: смешанное обучение («гибкая» модель). При проведении занятия с использованием «гибкой» модели смешанного обучения ученики свободно перемещаются по зонам учебного пространства:
- «Работаю Сам» (зона самостоятельного онлайн обучения);
- «Моделируем вместе» (зона групповой работы);
- «Дискуссионная площадка 1» (зона групповой работы с учителем);
- «Дискуссионная площадка 2» (зона индивидуальной работы с учителем).
Работа учеников в каждой зоне не ограничена по времени. Данная модель технологии смешанного обучения позволяет эффективно удовлетворять индивидуальные образовательные потребности как учащихся с высоким уровнем мотивации учебных достижений, так и тех, кто нуждается в коррекции знаний по изучаемой теме.
Цели занятия:
Содержательная: формирование актуальной системы знаний по использованию языка программированияpython, освоение элементов компьютерного моделирования для визуализации физических явлений, возможности реализации индивидуальных образовательных потребностей старшеклассников.
Деятельностная: моделирование гравитационных процессов с использованием характеристик объектов Солнечной системы с помощью языка программирования pythonв условиях онлайн - работы короткими сессиями; в условиях оффлайн – работы в командах.
Задачи для учителя - создать условия для:
- развития познавательного интереса старшеклассников к возможностям использования языка программированияpython для моделирования;
-овладения знаниями, осознания ценности учебной деятельности для своего развития за рамками уроков;
Область актуальных знаний (физика), востребованных в пространстве занятия | Область актуальных знаний (ИКТ),востребованных в пространстве занятия |
|
|
- осуществления деловой коммуникации (как внутри образовательного пространства, так и за его рамками);
- развития информационной компетентности учащихся.
Задачи для учащихся
Развитие умений в области:
- решения учебных задач, направленных на использование инструментов языка программирования python и создание собственных продуктов в освоениимеханизма гравитационного взаимодействия планет Солнечной системы;
- поиска, анализа, преобразования, применения информации для разрешения учебных проблем.
Обеспечение готовности конструировать и реализовывать образовательную траекторию, определяющую собственную успешность и конкурентоспособность в будущем.
Развиваемые УУД:
Познавательные:
- умение самостоятельно осуществлять отбор и интерпретацию информации, полученной из разных источников;
- умение преобразовывать материальный объект в модель, где выделены существенные характеристики объекта.
Коммуникативные:
- умение осуществлять деловую коммуникацию как со сверстниками, так и со взрослыми, подбирать партнеров для деловой коммуникации, исходя из соображений результативности взаимодействия, а не личных симпатий.
Технические условия (используемое программное обеспечение, наличие локальной сети, скорость интернет и др.): компьютеры с выходом в интернет (использование сервисов платформыgoogle, кроссплатформенная система мгновенного обмена сообщениями telegram), скорость сети интернет до 100Мбит/с.; установленное обязательное программное обеспечение: ОС Windows, интернет–браузеры pythonIDE.
Ресурсы к занятию:
На этапе подготовки к уроку:
-компьютеры, подключенные к сети Интернет;
- мобильные устройства (смартфоны, планшеты и др.) для организации коммуникации и организации совместной работы на платформе Google;
- ресурсы видеохостинга YouTube (видеоурок «Планеты земной группы. От Меркурия до Марса»);
- электронная версия научно-популярного журнала «Как и почему?»;
- большая российская энциклопедия (статья «Планеты»);
- интерактивный учебник языка программированияpython;
В образовательном пространстве занятия в IT-лаборатории школьного кванториума «Наукоград» предусмотрено:
- моделирование пространства для организации свободного индивидуального и группового продвижения в реализации своих образовательных потребностей;
- обращение к рекомендованным источникам информации:
https://aboutspacejornal.net/%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F/(небесная механика и некоторые её задачи. Наиболее простой задачей небесной механики является гравитационное взаимодействие двух точечных или сферических тел в пустом пространстве. Эта задача в рамках классической механики решается аналитически в замкнутой форме. При увеличении количества взаимодействующих тел задача резко усложняется.) https://sergf.ru/tg.htm(гравитация (всемирное тяготение, тяготение) — фундаментальное взаимодействие в природе, которому подвержены все тела, имеющие массу. Главным образом, гравитация действует в масштабах космоса.) http://physlg.net/Phystube/Katyushik.pdf(небесная Механика изначально базируется на предположении, что подобное взаимно уравновешенное силовое взаимодействие небесных тел на силах притяжения возможно и имеет место быть в природе. И если предполагать, что таковое силовое равновесие на силах притяжения действительно имеет место в природе, то к взаимному расположению тел в пространстве предъявляются довольно строгие правила) https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/969131 (гравитация (всемирное тяготение, тяготение) (от лат. gravitas — «тяжесть») — дальнодействующее фундаментальное взаимодействие в природе, которому подвержены все материальные тела. В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Гравитационные явления следует рассматривать в рамках плоского пространства Минковского, в котором однозначно выполняются законы сохранения энергии-импульса и момента количества движения) https://spacegid.com/gravitatsiya.html(Эйнштейн более точно описал гравитацию, как явление, а также объяснил ее действие не только в классической механике, но и в квантовом мире. Его общая теория относительности описывает способность такой силы, как гравитация, влиять на пространственно-временной континуум, а также на траекторию движения элементарных частиц в пространстве. К примеру, явление гравитации в области Гудзонова залива в Канаде проявляется слабее, чем в других регионах земного шара) | https://pythontutor.ru/ (онлайн интерактивный учебник. Питонтьютор работает из браузера. Присутствует пошаговый отладчик, который переводит сообщения об ошибках на русский язык и объясняет их. В учебнике больше сотни задач разной сложности. Когда вы решите задачу, вам продемонстрируют другие варианты решения, чтобы вы смогли изучить разные подходы к ее решению) |
- мобильный класс (10 устройств с выходом в интернет);
- интерактивная панель Smart;
- экспресс-анкета для определения у старшеклассников степени сформированности познавательных и социальных мотивов изучения возможностей языка программированияpython для моделирования;
- образовательная лоция занятия - персонифицированные маршруты (базовый/продвинутый);
- интерактивный учебник языка программированияpython.
Время, мин | Элементы методической структуры урока (занятия) | Наглядный дидактический материал (ссылки на используемые цифровые ресурсы) | Содержание этапов занятия | Ожидаемый результат использования дидактического материала (ИКТ, учебно- лабораторное оборудования и др.) на каждом этапе урока (занятия | ||
Ссылка или скриншот | Методический комментарий | Действияпедагогов | Действия обучающихся | |||
Подготовительный этап Цель:организация серии встреч-консультаций по темам: «Python. С чего начать?»; «Небесная механика и некоторые ее задачи». |
| Использование интерактивного учебника языка программирования python помогает выполнять ряд важнейших педагогических функций, может использоватьсяобучающимися в качестве: - учебника для самостоятельного изучения языка программирования python или совместно с педагогом; - тренажера, для решения задач. На консультативных встречах данный ресурсиспользуется как дополнительный источник информации о языке программирования python. Данные электронные ресурсы дают возможность организовать продуктивную деятельность старшеклассников по поиску сущностных характеристик: - угловая скорость движения небесных объектов; - сила гравитационного взаимодействия между двумя объектами Солнечной системы; - физические константы; - условие равенства реальных сил, приложенных к телу, находящемуся в отдельно взятой точке орбиты. | На данном этапе Анастасия Александровна организовывает деятельность, направленную на первичное знакомство с языком программирования python. Итогом встреч-консультаций «Python. С чего начать?» стало знакомство старшеклассников с основами синтаксиса языка программирования python: типы данных, условия, вычисления, циклы; осознание того, что данный язык является современным и универсальным языком программирования, который решает множество задач. Шаг 0: -на официальном сайте Школьного кванториума размещено обращение к старшеклассникам (Приложение 1) ВстречаI - анкетирование учащихся, желающих стать участниками занятия в IT - лаборатории с помощью сервисаgoogle-формы (Приложение 3) с целью определения образовательных потребностей группы старшеклассников – участников образовательного события и создания лоции для персонифицированного продвижения учащихся; - презентация интерактивного учебника по языку программирования python, его возможностей; работа с разделами «Типы данных», «Математические операции», «Условный оператор», «Циклы». ВстречаII: - изучение возможностей языка программирования python для визуализации физических процессов и явлений. ВстречаIII: - актуализация знаний по теме «III закон Ньютона для небесной механики» | Шаг 1
http://schoolkvant38.ru/
3) Регистрируются на сайте интерактивного иучебника языка программированияpython 4)Осуществляют решение задач: «Электронные часы», «Парты», «Шнурки», «Шахматные задачи», «Математические вычисления», «Лесенка», «Последовательности» 5) Размещают в кроссплатформенной системе мгновенного обмена сообщениямиtelegram результаты выполненных задач. | Будет создано реальное/виртуальное пространство занятия, позволяющее организовать коммуникацию в системах «педагог-ученик», «продвинутый ученик-ученик», «мотивированный ученик-ученик». Учащиеся получат возможность познакомиться с областью актуальных знаний (физика, ИиИКТ) по теме «Визуализация явления гравитационного взаимодействия с помощью языка программирования python». На основе результатов анкетирования участников занятия в IT – лаборатории будет получена контекстная информация о персонификации деятельности учащихся. | |
5 мин. | Фаза мотивации Цель:определение смысла своей деятельности, формулирование личной цели — планируемого результата. Предполагаемая зона работы – «Дискуссионная площадка I»(зона групповой работы, где ученики работают вместе с учителем) |
https://youtu.be/b193u0OXO04 - активная ссылка | Данный видеофрагмент позволит учащимся эмоционально прикоснуться к содержанию занятия, создаст условия для активного их участия в определении персонифицированных целей образовательного занятия. | Создают мотивационное поле для активного погружения учащихся в предстоящую образовательную деятельность. | Знакомятся с образовательной лоцией занятия и осуществляют выбор границ изучения темы: - на базовом уровне; - на продвинутом уровне. | Учащимися будут определены личные цели — планируемые результаты и возможные варианты их достижения. |
30 мин. | Фаза деятельности Цель:организация деятельности учащихся в 4 зонах: - «Работаю Сам» (зона самостоятельного онлайн обучения) -«Моделируем вместе»(зона групповой работы) - «Дискуссионная площадка 2» (зона индивидуальной работы с учителем) -«Дискуссионная площадка 1» (зона групповой работы с учителем) Учащиеся самостоятельно осуществляют выбор зоны и определяют количество времени, которое они потратят (max 30 минут) для реализации личных целей в пространстве занятия с возможностью самоконтроля. | https://www.python.org/downloads/ - ссылка на скачивание среды разработки языка программирования python https://spacegid.com/gravitatsiya.html - ссылка на электронный ресурс для организации самостоятельной работы в процессе решения задач https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/969131 http://physlg.net/Phystube/Katyushik.pdf(небесная Механика) | Данные образовательные ресурсы позволяют организовать пространство занятия для самостоятельной работы учащихся виндивидуальных местах для работы – мини-офисах (10 ноутбуков с установленной средой разработки python IDE). В зоне работы «Дискуссионная площадка 2» учащиеся могут индивидуально консультироваться с педагогом в случае возникновения проблем; соотнести полученный результат с возможным вариантом решения задачи. В зоне работы«Дискуссионная площадка 1» у учащихся есть возможность группового взаимодействия при решении задач с учителем. В зоне работы «Работаю Сам» учащиеся самостоятельно продвигаются в пространстве занятия. В зоне работы «Моделируем вместе» у учащихся есть возможность группового взаимодействия при решении задач без помощи учителя. | В классной комнате произведено зонирование пространства для реализации гибкой модели смешанного обучения. Педагоги предлагают учащимся осуществить выбор одной или нескольких из предложенных учебных задач Задача 1: написать программу на языке программирования python для визуализации гравитационного взаимодействия в системе «Планета - Солнце» Задача 2: написать программу на языке программирования python для визуализации гравитационного взаимодействия в системе «Земля - Луна - Солнце». Задача 3: написать программу на языке программирования python для визуализации гравитационного взаимодействия в системе «Планета I - планета II - планета III -Солнце». Задача 4: написать программу на языке программирования python для визуализации гравитационного взаимодействия в Солнечной системе. |
| Будет смоделирована визуализация явления гравитационного взаимодействия в Солнечной системе с помощью языка программирования python; приобретён навык работы с библиотекой программирования vpython. Учащиеся получат первичный опыт решения задач моделирования физических явлений с помощью языка программирования python. |
5 мин. | Рефлексия Цель: определить уровень продвижения каждого ученика в образовательном пространстве занятия и реализацию личных целей — планируемых результатов |
Приложение 1 | Электронная образовательная лоция предоставляет возможность каждому ученику определить для себя степень соответствия «желаемого» и «действительного» в реализации личных целей – планируемых результатов. |
ожидания, где каждый ученик идёт к своей высокой цели и продвигается в своем темпе.
- самостоятельно (в форме домашнего задания); - индивидуально с учителем; - в составе группы учащихся. |
- какие задачи были решены успешно? - какие препятствия не позволили успешно решить учебные задачи? - какие способы решения проблемных вопросов для вас актуальны?
| Учащиеся смогут определить для себя, испытывают ли они интерес в дальнейших занятиях в IT-лаборатории. |
Отзывы (0)
Вопросы (0)
Другие проекты автора
