Geogebra та стем

 Наші космічні пригоди продовжуються! Сьогодні ми працювали із надзвичайно цікавим додатком https://www.geogebra.org/

Чудова колекція аплетів про космічні подорожі та ракетобудування - https://www.geogebra.org/m/aDzIMpKP

Geogebra - безкоштовне програмне забезпечення, що дозволяє створювати міні-програми (аплети) за допомогою спеціальної мови програмування GeoGebra script. Дана програма активно впроваджується в освітній процес як школи, так і вищих навчальних закладів. Однак, на жаль, GeoGebra в основному позиціонується як математичні (геометрична) програма. Мета нашої активності показати, що можливості цієї програми в навчальному процесі далеко не обмежуються геометричними побудовами. Програма безкоштовна, значить, доступна кожному, активно розвивається. Матеріали (аплети), розроблені в даній програмі легко інтегрувати у різні системи дистанційного навчання або публікувати p наданням доступу на офіційному сайті розробника.

 

Ще одним плюсом програми є те, що вона легко освоюється і не вимагає спеціальних навичок програмування. Це візуальне середовище математичного програмування може відмінно застосовуватися для моделювання та візуалізації фізичних процесів.

У GeoGebra легко створювати нескладні ігри, анімацію, презентації, робити креслення. У зв'язку з цим, програма буде корисна не тільки викладачам математики, а й викладачам інших дисциплін. Запропоновані приклади можна використовувати не тільки в рамках теми «Тіло, кинуте під кутом до горизонту», а й для пояснення таких понять, як дотична, доцентрове і повне прискорення, рівноприскорений рух. Приклад можна використовувати як інтерактивну презентацію на уроці, а й можна використовувати як основу для різних віртуальних лабораторних робіт і індивідуальних, і творчих завдань для учнів. Наприклад, побудувати графіки цих залежностей (за допомогою тієї ж GeoGebra), виконати розрахунки для окремих точок і порівняти отримані результати з тими, що видає інтерактивна модель. Можна також перед учнями поставити задачу самостійно розробити за допомогою GeoGebra таку або подобну інтерактивні моделі (наприклад, тіло кинули не з землі, а з деякої вишки або гірки, висота якої можна змінювати). Залежно від складності поставленого завдання, учні можуть виконувати її або на уроці, або вдома.

 Можливості GeoGebra можна ефективно використовувати не тільки в розділі «Кінематика», а й у всіх інших розділах фізики. Різні приклади застосування GeoGebra у фізиці можна знайти на офіційному сайті проекту geogebra.org.

Отже, які переваги дає GeoGebra при вивченні фізики? Перш за все це зміцнення міжпредметних зв’язків між фізикою, математикою та інформатикою. Розв’язуючи завдання за допомогою GeoGebra, учні неминуче стикаються з тим, що їм не обходимо володіти знаннями не тільки з фізики, а й з математики та інформатики. А це, в свою чергу, виробляє в учнів корисне розуміння того, що фізика, математика і інформатика  - це не окремі «шкільні дисципліни», а єдиний інструмент для вирішення інженерно-технічних завдань. Крім того, в учнів закладаються і навикии володіння данням інструментом. Далі, GeoGebra дозволяє на фізичних практикумах активно використовувати обчислювальні завдання (що вимагають великий обсяг обчислень) і завдання з параметрами що, по суті, дозволяє від вирішення конкретного завдання перейти до комп'ютерного моделювання та візуалізації!

Працюючи над створенням комп'ютерної моделі в GeoGebra учні, часто, стикаються з необхідністю вирішення безлічі завдань. І це не просто окремі завдання з фізики (з задачника), а завдання, які учні можуть самі ставити перед собою і послідовне вирішення яких призводить до досягнення ними кінцевої мети - створення комп'ютерної моделі фізичного процесу.

Можна також поставити додаткові завдання розрахувати і вивести на екран час польоту або момент часу, що відповідає тому чи іншого положення м'ячика. Ще однин плюс GeoGebra в тому, що при її допомогою школярі можуть вирішувати деякі фізичні завдання, що вимагають вузівської математичної підготовки. Зокрема, використовуючи GeoGebra можна замінити інтегральну суму на алгебраїчну. Таким чином, школярі зможу вирішувати завдання, що вимагають певних знань диференційно - інтегрального числення, при цьому не вдаючись (і навіть, можливо, не знаючи) про інтегрування як таке. Наприклад, школярі зможуть розраховувати силу Ампера, що діє на криволінійний провідник з струмом, розбиваючи його на прямій відрізками і використовуючи для кожного відрізка відому їм формулу. Без застосування інтегрального числення вирішення такого завдання «на аркуші паперу» вимагатиме більшого обсягу обчислень. Застосування GeoGebra вирішує цю проблему, роблячи завдання доступним для розв’язання її школярами. Кількість відрізків, на які розбивається провідник, можна зробити змінним параметром, що дозволить динамічно спостерігати як впливає ця кількість на кінцевий результат. Пропедевтична користь від подібних завдань очевидна - розуміння суті диференційно-інтегрального числення можна закладати вже в школі на конкретних прикладах (з візуалізацією!). Крім того, за допомогою Geogebra, школярі можуть отримати початкові знання (без поглиблення в математичний апарат) про апроксимації таблично заданих функцій. Апроксимація може бути дуже корисною при обробці даних, отриманих в ході виконання лабораторних робіт з фізики або, наприклад, для визначення форми того ж криволінійного провідника, для котрого потім розраховується сила Ампера. Geogebra, таким чином, дозволяє вже в старших класах школи зрозуміти суть деяких математичних дій і вже в інституті вивчити ці дії більш докладно теоретично. Застосування GeoGebra на уроках фізики дозволить підвищити інтерес учнів до досліджуваного предмета, зміцнити міжпредметні зв'язки між фізикою, математикою і інформатикою, розширити коло вирішуваних завдань.