नगरपालिका स्वायत्त

शैक्षिक संस्था

"माध्यमिक विद्यालय क्रमांक 31"

सिक्तिवकार

कंप्यूटर प्रयोग

हाई स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम में।

रेइज़र ई.ई.

कोमी गणराज्य

जी .सिक्तिवकर

सामग्री:

मैं। परिचय

द्वितीय. सीखने की प्रक्रिया में प्रयोग के प्रकार और भूमिका।

तृतीय. भौतिकी पाठों में कंप्यूटर का उपयोग करना।

वी निष्कर्ष।

VI. शब्दावली.

सातवीं. ग्रंथ सूची.

आठवीं. अनुप्रयोग:

1. भौतिक प्रयोग का वर्गीकरण

2. छात्र सर्वेक्षण के परिणाम

3. प्रदर्शन प्रयोग और समस्या समाधान के दौरान कंप्यूटर का उपयोग करना

4. के दौरान कंप्यूटर का उपयोग

प्रयोगशाला एवं व्यावहारिक कार्य

कंप्यूटर प्रयोग

माध्यमिक विद्यालय के भौतिकी पाठ्यक्रम में।

…यह हथियार डालने का समय है

एक नए उपकरण के साथ शिक्षक,

और परिणाम तत्काल है

आने वाली पीढ़ियों पर पड़ेगा असर

पोटाशनिक एम.एम.,

रूसी शिक्षा अकादमी के शिक्षाविद, शैक्षणिक विज्ञान के डॉक्टर, प्रोफेसर।

मैं। परिचय।

भौतिकी एक प्रायोगिक विज्ञान है। वैज्ञानिक गतिविधि अवलोकन से शुरू होती है। अवलोकन तब सबसे मूल्यवान होता है जब इसे प्रभावित करने वाली स्थितियों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जाता है। यह तभी संभव है जब स्थितियाँ स्थिर हों, ज्ञात हों और पर्यवेक्षक के अनुरोध पर इन्हें बदला जा सके। कड़ाई से नियंत्रित परिस्थितियों में किया गया अवलोकन कहलाता है प्रयोग। और सटीक विज्ञान को अध्ययन के तहत वस्तुओं और प्रक्रियाओं की विशेषताओं के संख्यात्मक मूल्यों के निर्धारण के साथ अवलोकन और प्रयोग के बीच एक कार्बनिक संबंध की विशेषता है।

एक प्रयोग वैज्ञानिक अनुसंधान का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है, जिसका आधार सटीक रूप से ध्यान में रखा गया और नियंत्रित स्थितियों के साथ वैज्ञानिक रूप से किया गया प्रयोग है। प्रयोग शब्द लैटिन भाषा से आया है प्रयोग-परीक्षण, अनुभव। वैज्ञानिक भाषा और शोध कार्य में, "प्रयोग" शब्द का प्रयोग आमतौर पर कई संबंधित अवधारणाओं के लिए सामान्य अर्थ में किया जाता है: अनुभव, लक्षित अवलोकन, ज्ञान की वस्तु का पुनरुत्पादन, इसके अस्तित्व के लिए विशेष परिस्थितियों का संगठन, भविष्यवाणी का सत्यापन। इस अवधारणा में प्रयोगों की वैज्ञानिक स्थापना और सटीक रूप से ध्यान में रखी गई स्थितियों के तहत अध्ययन के तहत घटना का अवलोकन शामिल है, जो घटना के पाठ्यक्रम की निगरानी करना और हर बार इन स्थितियों को दोहराए जाने पर इसे फिर से बनाना संभव बनाता है। "प्रयोग" की अवधारणा का अर्थ है किसी विशेष घटना के कार्यान्वयन के लिए स्थितियां बनाने के उद्देश्य से एक कार्रवाई और, यदि संभव हो तो, सबसे अधिक बार होने वाली, यानी। अन्य घटनाओं से जटिल नहीं। प्रयोग का मुख्य उद्देश्य अध्ययन के तहत वस्तुओं के गुणों की पहचान करना, परिकल्पनाओं की वैधता का परीक्षण करना और इस आधार पर वैज्ञानिक अनुसंधान के विषय का व्यापक और गहन अध्ययन करना है।

पहलेXVIIIसी., जब भौतिकी एक घंटा थीइस दर्शन को वैज्ञानिकों ने लॉग्स मानावैज्ञानिक निष्कर्ष ही इसका आधार हैं, और केवलसोचा प्रयोग के लिए हो सकता हैवे एक दृष्टिकोण बनाने में आश्वस्त हैंदुनिया की संरचना पर, बुनियादी फाईजाइटिकल नियम. गैलीलियो, किससेप्रयोग का जनक सही माना जाता हैताल भौतिकी के साथ प्रयोग करके अपने समकालीनों को कुछ भी सिद्ध नहीं कर सकेपिसान से विभिन्न द्रव्यमानों की गिरती हुई गेंदेंऊचा टावर। "गैलीलियो के विचार ने तिरस्कारपूर्ण टिप्पणियाँ और घबराहट पैदा की।"सोचा प्रयोग चल रहा हैसमान द्रव्यमान के तीन पिंडों के व्यवहार का विश्लेषणsy, जिनमें से दो संबंधित थेउसके साथियों के लिए एक सुराग निकलासीधे तौर पर से अधिक आश्वस्त करने वालाअंतिम अनुभव.

इसी तरह, गैलीलियो ने दो झुके हुए विमानों और उनके साथ चलती गेंदों के साथ जड़ता के नियम की वैधता साबित की। I. न्यूटन ने स्वयं यूक्लिड की योजना का उपयोग करते हुए, उनके आधार पर स्वयंसिद्ध और प्रमेयों का परिचय देते हुए, अपनी पुस्तक "प्राकृतिक दर्शन की गणितीय नींव" में उनके द्वारा ज्ञात और खोजे गए कानूनों को प्रमाणित करने का प्रयास किया। इस किताब के कवर पर

पृथ्वी, पर्वत को दर्शाता है (जी)और एक तोप ( पी) (चित्र .1)।

तोप से तोप के गोले दागे जाते हैं जो अपनी प्रारंभिक गति के आधार पर पहाड़ से अलग-अलग दूरी पर गिरते हैं। एक निश्चित गति से, कोर पृथ्वी के चारों ओर एक पूर्ण क्रांति करता है। न्यूटन ने अपने चित्र से कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह बनाने की संभावना का सुझाव दिया, जो कई शताब्दियों बाद बनाए गए।

भौतिकी के विकास के इस चरण में, एक विचार प्रयोग आवश्यक था, क्योंकि आवश्यक उपकरणों और तकनीकी आधार की कमी के कारण, एक वास्तविक प्रयोग असंभव था। विचार प्रयोग का उपयोग डी.सी. मैक्सवेल द्वारा इलेक्ट्रोडायनामिक्स के बुनियादी समीकरणों की एक प्रणाली बनाते समय किया गया था (हालांकि एम. फैराडे द्वारा पहले किए गए प्राकृतिक प्रयोगों के परिणामों का भी उपयोग किया गया था), और ए. आइंस्टीन द्वारा सापेक्षता के सिद्धांत को विकसित करते समय किया गया था।

इस प्रकार, विचार प्रयोग नए सिद्धांतों के विकास के घटकों में से एक हैं। अधिकांश भौतिक प्रयोग शुरू में मानसिक रूप से अनुकरण और किए गए, और फिर वास्तविकता में किए गए। नीचे हम उन विचार प्रयोगों के उदाहरण देंगे जिन्होंने भौतिकी के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

5वीं सदी में ईसा पूर्व. दार्शनिक ज़ेनो ने वास्तविक घटनाओं और तार्किक निष्कर्षों के माध्यम से क्या प्राप्त किया जा सकता है, के बीच एक तार्किक विरोधाभास बनाया। उन्होंने एक विचार प्रयोग प्रस्तावित किया जिसमें उन्होंने दिखाया कि एक तीर कभी भी बत्तख को नहीं पकड़ पाएगा (चित्र 2)।

जी. गैलीलियो ने अपने वैज्ञानिक कार्यों में तथाकथित "मानसिक प्रयोगों" का जिक्र करते हुए सामान्य ज्ञान पर आधारित तर्क का सहारा लिया। अरस्तू के अनुयायियों ने गैलीलियो के विचारों का खंडन करते हुए कई "वैज्ञानिक" तर्क दिए। हालाँकि, गैलीलियो एक महान नीतिशास्त्री थे, और उनके प्रतिवाद निर्विवाद थे। उस युग के वैज्ञानिकों के लिए, प्रायोगिक साक्ष्य की तुलना में तार्किक तर्क अधिक विश्वसनीय था।

"क्रेटेशियस" भौतिकी,भौतिकी पढ़ाने के अन्य तरीकों की तरह, जो प्रकृति को समझने की प्रायोगिक पद्धति के अनुरूप नहीं हैं, उन्होंने लगभग 10-12 साल पहले रूसी स्कूल पर हमला करना शुरू कर दिया था। उस अवधि के दौरान, स्कूल कक्षा उपकरण के प्रावधान का स्तर आवश्यकता के 20% से नीचे गिर गया; शैक्षिक उपकरण बनाने वाले उद्योग ने व्यावहारिक रूप से काम करना बंद कर दिया; तथाकथित संरक्षित बजट मद "उपकरणों के लिए", जिसे केवल अपने इच्छित उद्देश्य के लिए खर्च किया जा सकता था, स्कूल के अनुमानों से गायब हो गया। जब गंभीर स्थिति का एहसास हुआ, तो "भौतिकी कैबिनेट" उपप्रोग्राम को संघीय कार्यक्रम "शैक्षिक प्रौद्योगिकी" में शामिल किया गया था। कार्यक्रम के भाग के रूप में, क्लासिक उपकरणों का उत्पादन बहाल किया गया और आधुनिक स्कूल उपकरण विकसित किए गए, जिसमें नवीनतम सूचना और कंप्यूटर प्रौद्योगिकियों का उपयोग शामिल था। फ्रंटल कार्य के लिए उपकरणों में सबसे आमूलचूल परिवर्तन हुए हैं; यांत्रिकी, आणविक भौतिकी और थर्मोडायनामिक्स, इलेक्ट्रोडायनामिक्स और प्रकाशिकी में उपकरणों के विषयगत सेट बड़े पैमाने पर विकसित और उत्पादित किए गए हैं (स्कूल के पास इन वर्गों के लिए इस नए उपकरण का एक पूरा सेट है) ).

शारीरिक शिक्षा की अवधारणा में स्वतंत्र प्रयोग की भूमिका और स्थान बदल गया है: प्रयोग न केवल व्यावहारिक कौशल विकसित करने का एक साधन है, यह अनुभूति की पद्धति में महारत हासिल करने का एक तरीका बन जाता है। स्कूली जीवन में कंप्यूटर जबरदस्त गति से "फट" गया।

कंप्यूटर सोच के विकास में नए रास्ते खोलता है, सक्रिय सीखने के नए अवसर प्रदान करता है। कंप्यूटर का उपयोग करके पाठ संचालित करना

अभ्यास, परीक्षण और प्रयोगशाला कार्य, साथ ही प्रगति को रिकॉर्ड करना अधिक कुशल हो जाता है, और जानकारी का एक बड़ा प्रवाह आसानी से सुलभ हो जाता है। भौतिकी पाठों में कंप्यूटर का उपयोग सामग्री सीखने में छात्रों की व्यक्तिगत रुचि के सिद्धांत और विकासात्मक शिक्षा के कई अन्य सिद्धांतों को लागू करने में भी मदद करता है।
हालाँकि, मेरी राय में, एक कंप्यूटर पूरी तरह से एक शिक्षक की जगह नहीं ले सकता। शिक्षक के पास छात्रों में रुचि जगाने, उनकी जिज्ञासा जगाने, उनका विश्वास हासिल करने का अवसर है, वह अध्ययन किए जा रहे विषय के कुछ पहलुओं पर उनका ध्यान आकर्षित कर सकता है, उनके प्रयासों को पुरस्कृत कर सकता है और उन्हें सीखने के लिए मजबूर कर सकता है। एक कंप्यूटर कभी भी शिक्षक जैसी भूमिका नहीं निभा पाएगा।

पाठ्येतर गतिविधियों में कंप्यूटर के उपयोग का दायरा भी व्यापक है: यह विषय में संज्ञानात्मक रुचि के विकास में योगदान देता है, उन छात्रों के लिए स्वतंत्र रचनात्मक खोज की संभावना का विस्तार करता है जो भौतिकी के बारे में सबसे अधिक भावुक हैं।

द्वितीय. सीखने की प्रक्रिया में प्रयोग के प्रकार और भूमिका।

भौतिक प्रयोग के मुख्य प्रकार:

प्रदर्शन का अनुभव;

ललाट प्रयोगशाला कार्य;

शारीरिक कार्यशाला;

प्रायोगिक कार्य;

गृह प्रायोगिक कार्य;

कंप्यूटर का उपयोग करके प्रयोग (नया दृश्य)।

प्रदर्शन प्रयोगयह एक शैक्षिक भौतिक प्रयोग के घटकों में से एक है और एक शिक्षक द्वारा विशेष उपकरणों का उपयोग करके प्रदर्शन मेज पर भौतिक घटनाओं का पुनरुत्पादन है। यह उदाहरणात्मक अनुभवात्मक शिक्षण विधियों को संदर्भित करता है। शिक्षण में एक प्रदर्शन प्रयोग की भूमिका उस भूमिका से निर्धारित होती है जो प्रयोग भौतिकी और विज्ञान में ज्ञान के स्रोत और उसकी सच्चाई की कसौटी के रूप में निभाता है, और छात्रों की शैक्षिक और संज्ञानात्मक गतिविधियों को व्यवस्थित करने की उसकी क्षमताओं से निर्धारित होती है।

प्रदर्शन भौतिक प्रयोग का महत्व इस प्रकार है:

छात्र भौतिक अनुसंधान में प्रयोग की भूमिका के साथ भौतिकी में ज्ञान की प्रयोगात्मक पद्धति से परिचित हो जाते हैं (परिणामस्वरूप, वे एक वैज्ञानिक विश्वदृष्टि विकसित करते हैं);

छात्र कुछ प्रयोगात्मक कौशल विकसित करते हैं: घटनाओं का निरीक्षण करने की क्षमता, परिकल्पनाओं को सामने रखने की क्षमता, प्रयोग की योजना बनाने की क्षमता, परिणामों का विश्लेषण करने की क्षमता, मात्राओं के बीच संबंध स्थापित करने की क्षमता, निष्कर्ष निकालने की क्षमता आदि।

एक प्रदर्शन प्रयोग, स्पष्टता का एक साधन होने के नाते, छात्रों की शैक्षिक सामग्री की धारणा, उसकी समझ और याद रखने को व्यवस्थित करने में मदद करता है; छात्रों के पॉलिटेक्निक प्रशिक्षण की अनुमति देता है; भौतिकी के अध्ययन में रुचि बढ़ाने और सीखने के लिए प्रेरणा पैदा करने में मदद करता है। लेकिन जब कोई शिक्षक प्रदर्शन प्रयोग करता है, तो छात्र अपने हाथों से कुछ भी किए बिना, केवल निष्क्रिय रूप से शिक्षक द्वारा किए गए प्रयोग का निरीक्षण करते हैं। इसलिए विद्यार्थियों के लिए भौतिकी में स्वतंत्र प्रयोग करना आवश्यक है।

भौतिकी शिक्षण को केवल सैद्धांतिक कक्षाओं के रूप में प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है, भले ही छात्रों को कक्षा में भौतिक प्रयोगों का प्रदर्शन दिखाया जाता हो। सभी प्रकार की संवेदी धारणाओं के लिए, कक्षाओं में "अपने हाथों से काम करना" जोड़ना अनिवार्य है। यह तब प्राप्त होता है जब छात्र पूरा कर लेते हैं प्रयोगशाला भौतिक प्रयोग, जब वे स्वयं संस्थापनों को असेंबल करते हैं, भौतिक मात्राओं का मापन करते हैं, और प्रयोग करते हैं। प्रयोगशाला कक्षाएं छात्रों के बीच बहुत रुचि पैदा करती हैं, जो काफी स्वाभाविक है, क्योंकि इस मामले में छात्र अपने अनुभव और अपनी भावनाओं के आधार पर अपने आसपास की दुनिया के बारे में सीखता है।

भौतिकी में प्रयोगशाला कक्षाओं का महत्व इस तथ्य में निहित है कि छात्र ज्ञान में प्रयोग की भूमिका और स्थान के बारे में विचार विकसित करते हैं। प्रयोग करते समय, छात्र प्रयोगात्मक कौशल विकसित करते हैं, जिसमें बौद्धिक और व्यावहारिक कौशल दोनों शामिल होते हैं। पहले समूह में प्रयोग के उद्देश्य को निर्धारित करने, परिकल्पनाओं को सामने रखने, उपकरणों का चयन करने, प्रयोग की योजना बनाने, त्रुटियों की गणना करने, परिणामों का विश्लेषण करने और किए गए कार्य पर एक रिपोर्ट तैयार करने के कौशल शामिल हैं। दूसरे समूह में प्रायोगिक सेटअप को इकट्ठा करने, निरीक्षण करने, मापने और प्रयोग करने के कौशल शामिल हैं।

इसके अलावा, प्रयोगशाला प्रयोग का महत्व इस तथ्य में निहित है कि इसे निष्पादित करते समय, छात्रों में उपकरणों के साथ काम करने में सटीकता जैसे महत्वपूर्ण व्यक्तिगत गुण विकसित होते हैं; प्रयोग, संगठन, परिणाम प्राप्त करने में दृढ़ता के दौरान बनाए गए नोट्स में कार्यस्थल में स्वच्छता और व्यवस्था बनाए रखना। उनमें मानसिक और शारीरिक श्रम की एक निश्चित संस्कृति विकसित होती है।

- यह एक प्रकार का व्यावहारिक कार्य है जब एक कक्षा में सभी छात्र एक साथ एक ही उपकरण का उपयोग करके एक ही प्रकार का प्रयोग करते हैं। फ्रंट-एंड प्रयोगशाला का काम अक्सर छात्रों के एक समूह द्वारा किया जाता है जिसमें दो लोग शामिल होते हैं; कभी-कभी व्यक्तिगत कार्य को व्यवस्थित करना संभव होता है। तदनुसार, कार्यालय में फ्रंटल प्रयोगशाला कार्य के लिए उपकरणों के 15-20 सेट होने चाहिए। ऐसे उपकरणों की कुल संख्या लगभग एक हजार टुकड़े होगी। ललाट प्रयोगशाला कार्य के नाम पाठ्यक्रम में दिए गए हैं। उनमें से बहुत सारे हैं, वे भौतिकी पाठ्यक्रम के लगभग हर विषय के लिए प्रदान किए जाते हैं। कार्य को अंजाम देने से पहले, शिक्षक कार्य को सचेत रूप से करने के लिए छात्रों की तत्परता की पहचान करता है, उनके साथ इसका उद्देश्य निर्धारित करता है, कार्य की प्रगति, उपकरणों के साथ काम करने के नियमों और माप त्रुटियों की गणना के तरीकों पर चर्चा करता है। फ्रंट-एंड प्रयोगशाला कार्य सामग्री में बहुत जटिल नहीं है, अध्ययन की जा रही सामग्री के साथ कालानुक्रमिक रूप से निकटता से संबंधित है और, एक नियम के रूप में, एक पाठ के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रयोगशाला कार्य का विवरण स्कूल भौतिकी पाठ्यपुस्तकों में पाया जा सकता है।

भौतिकी कार्यशालाभौतिकी पाठ्यक्रम के विभिन्न विषयों से प्राप्त ज्ञान को दोहराने, गहरा करने, विस्तारित करने और सामान्यीकरण करने, अधिक जटिल उपकरण, अधिक जटिल प्रयोग का उपयोग करके छात्रों के प्रयोगात्मक कौशल को विकसित करने और सुधारने और समस्याओं को हल करने में उनकी स्वतंत्रता विकसित करने के उद्देश्य से किया जाता है। प्रयोग से संबंधित. एक भौतिकी कार्यशाला अध्ययन की जा रही सामग्री से संबंधित नहीं है; यह एक नियम के रूप में, शैक्षणिक वर्ष के अंत में आयोजित की जाती है, कभी-कभी पहली और दूसरी छमाही के अंत में, और इसमें प्रयोगों की एक श्रृंखला शामिल होती है। एक विशेष विषय. छात्र विभिन्न उपकरणों का उपयोग करके 2-4 लोगों के समूह में शारीरिक व्यावहारिक कार्य करते हैं; अगली कक्षाओं के दौरान काम में बदलाव होता है, जो एक विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए शेड्यूल के अनुसार किया जाता है। शेड्यूल बनाते समय, कक्षा में छात्रों की संख्या, कार्यशालाओं की संख्या और उपकरणों की उपलब्धता को ध्यान में रखें। प्रत्येक भौतिकी कार्यशाला को दो शिक्षण घंटे आवंटित किए जाते हैं, जिसके लिए अनुसूची में दोहरे भौतिकी पाठों को शामिल करने की आवश्यकता होती है। इससे कठिनाइयाँ आती हैं। इस कारण से और आवश्यक उपकरणों की कमी के कारण, एक घंटे की शारीरिक कार्यशालाओं का अभ्यास किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दो घंटे का काम बेहतर है, क्योंकि कार्यशाला का काम ललाट प्रयोगशाला के काम से अधिक जटिल है, वे अधिक जटिल उपकरणों पर किए जाते हैं, और छात्रों की स्वतंत्र भागीदारी का हिस्सा मामले की तुलना में बहुत अधिक है। ललाट प्रयोगशाला कार्य. प्रत्येक कार्य के लिए, शिक्षक को निर्देश तैयार करने होंगे, जिसमें नाम, उद्देश्य, उपकरणों और उपकरणों की सूची, एक संक्षिप्त सिद्धांत, छात्रों के लिए अज्ञात उपकरणों का विवरण और कार्य पूरा करने की योजना शामिल होनी चाहिए। कार्य पूरा करने के बाद, छात्रों को एक रिपोर्ट जमा करनी होगी, जिसमें कार्य का शीर्षक, कार्य का उद्देश्य, उपकरणों की एक सूची, स्थापना का एक आरेख या ड्राइंग, कार्य करने की योजना, परिणामों की एक तालिका शामिल होनी चाहिए। , सूत्र जिनके द्वारा मात्राओं के मूल्यों की गणना की गई, माप त्रुटियों की गणना और निष्कर्ष। किसी कार्यशाला में छात्रों के काम का मूल्यांकन करते समय, किसी को काम के लिए उनकी तैयारी, काम पर एक रिपोर्ट, कौशल के विकास का स्तर, सैद्धांतिक सामग्री की समझ और प्रयोगात्मक अनुसंधान विधियों को ध्यान में रखना चाहिए।

एन और आज इसमें रुचि हैपूर्व परिधीय कार्य अभी तक निर्देशित नहीं किया गया और सामाजिक और आर्थिक कारणचीनी पात्र। स्कूल की वर्तमान "अंडरफंडिंग" के कारण, हमआरएएल और शारीरिक उम्र बढ़ने लैबोकार्यालयों का एटोर आधार पूर्व हैपरिधीय कार्य खेल सकते हैंस्कूल के लिए एक बैकअप मार्ग की भूमिका, जोआरवाई फिजिकल एक्स को बचाने में सक्षम हैप्रयोग। इस बात की गारंटी आश्चर्य हैउपकरण की सादगी का उत्तम संयोजनगंभीर एवं गहन भौतिकी का ज्ञान,जिसे इन समस्याओं के सर्वोत्तम उदाहरणों में देखा जा सकता है।जैविक फिट प्रयोगात्मककार्यों को पारंपरिक में बदलेंशिक्षण योजना स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रमसंभव हो जाता हैकेवल जब उपयोग किया जाता है उपयुक्त

प्रौद्योगिकियाँ।

छात्रों को कक्षा में अर्जित ज्ञान का स्वतंत्र रूप से विस्तार करने और नए ज्ञान प्राप्त करने का आदी बनाना, घरेलू वस्तुओं और घरेलू उपकरणों के उपयोग के माध्यम से प्रयोगात्मक कौशल विकसित करना; रुचि विकसित करें; फीडबैक प्रदान करें (डीईआर के दौरान प्राप्त परिणाम अगले पाठ में हल की जाने वाली समस्या हो सकते हैं या सामग्री के सुदृढीकरण के रूप में काम कर सकते हैं)।

ऊपर के सभी मुख्य प्रकारशैक्षिक भौतिक प्रयोग को कंप्यूटर, प्रयोगात्मक कार्यों और घरेलू प्रयोगात्मक कार्य का उपयोग करके एक प्रयोग के साथ पूरक किया जाना चाहिए। संभावनाएं कंप्यूटरअनुमति दें
प्रयोगात्मक स्थितियों को बदलना, स्वतंत्र रूप से प्रतिष्ठानों के मॉडल का निर्माण करना और उनके संचालन का निरीक्षण करना, क्षमता विकसित करना प्रयोगकंप्यूटर मॉडल के साथ काम करें,स्वचालित रूप से गणना करें.

हमारे दृष्टिकोण से, इस प्रकार के प्रयोग को गतिविधि-आधारित शिक्षा के सभी चरणों में शैक्षिक प्रयोग का पूरक होना चाहिए, क्योंकि यह स्थानिक कल्पना और रचनात्मक सोच के विकास में योगदान देता है।

तृतीय . भौतिकी पाठों में कंप्यूटर का उपयोग करना।

भौतिकी एक प्रायोगिक विज्ञान है। प्रयोगशाला कार्य के बिना भौतिकी के अध्ययन की कल्पना करना कठिन है। दुर्भाग्य से, एक भौतिक प्रयोगशाला के उपकरण हमेशा प्रोग्रामेटिक प्रयोगशाला कार्य की अनुमति नहीं देते हैं, और नए कार्य की शुरूआत की अनुमति नहीं देते हैं जिसके लिए अधिक जटिल उपकरणों की आवश्यकता होती है। एक पर्सनल कंप्यूटर बचाव के लिए आता है, जो आपको काफी जटिल प्रयोगशाला कार्य करने की अनुमति देता है। उनमें, शिक्षक अपने विवेक से, प्रयोगों के प्रारंभिक मापदंडों को बदल सकता है, देख सकता है कि परिणामस्वरूप घटना कैसे बदलती है, उसने जो देखा उसका विश्लेषण कर सकता है और उचित निष्कर्ष निकाल सकता है।

पर्सनल कंप्यूटर के निर्माण ने नई सूचना प्रौद्योगिकियों को जन्म दिया है जो सूचना आत्मसात की गुणवत्ता में काफी सुधार करती है, उस तक पहुंच में तेजी लाती है और मानव गतिविधि के विभिन्न क्षेत्रों में कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के उपयोग की अनुमति देती है।

संशयवादी तर्क देंगे कि आज माध्यमिक विद्यालयों को सुसज्जित करने के लिए एक निजी मल्टीमीडिया कंप्यूटर बहुत महंगा है। हालाँकि, एक पर्सनल कंप्यूटर प्रगति के दिमाग की उपज है, और प्रगति, जैसा कि हम जानते हैं, अस्थायी आर्थिक कठिनाइयों (धीमा - हाँ, रुका - कभी नहीं) से नहीं रोका जा सकता है। विश्व सभ्यता के आधुनिक स्तर के साथ बने रहने के लिए, यदि संभव हो तो इसे हमारे रूसी स्कूलों में पेश किया जाना चाहिए।

इस प्रकार, कंप्यूटर एक विदेशी मशीन से एक अन्य तकनीकी शिक्षण उपकरण में बदल जाता है, जो शिक्षक के पास पहले से मौजूद सभी तकनीकी साधनों में से शायद सबसे शक्तिशाली और सबसे प्रभावी है।

यह सर्वविदित है कि हाई स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम में ऐसे अनुभाग शामिल होते हैं, जिनके अध्ययन और समझ के लिए विकसित कल्पनाशील सोच, विश्लेषण और तुलना करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। सबसे पहले, हम "आणविक भौतिकी", "इलेक्ट्रोडायनामिक्स", "परमाणु भौतिकी", "ऑप्टिक्स" आदि के कुछ अध्याय जैसे अनुभागों के बारे में बात कर रहे हैं। कड़ाई से बोलते हुए, भौतिकी पाठ्यक्रम के किसी भी अनुभाग में आप ऐसे अध्याय पा सकते हैं जो हैं समझने में कठिन।

जैसा कि 14 वर्षों के कार्य अनुभव से पता चलता है, छात्रों के पास इन अनुभागों में वर्णित घटनाओं और प्रक्रियाओं की गहरी समझ के लिए आवश्यक सोच कौशल नहीं है। ऐसी स्थितियों में, आधुनिक तकनीकी शिक्षण सहायक सामग्री और सबसे पहले, एक पर्सनल कंप्यूटर, शिक्षक की सहायता के लिए आते हैं।

विभिन्न भौतिक घटनाओं का अनुकरण करने, भौतिक उपकरणों की संरचना और संचालन सिद्धांत को प्रदर्शित करने के लिए एक व्यक्तिगत कंप्यूटर का उपयोग करने का विचार कई साल पहले पैदा हुआ था, जैसे ही स्कूल में कंप्यूटर तकनीक दिखाई दी। पहले से ही कंप्यूटर का उपयोग करने वाले पहले पाठों से पता चला है कि उनकी मदद से उन कई समस्याओं को हल करना संभव है जो स्कूल में भौतिकी पढ़ाने में हमेशा से मौजूद रही हैं।

आइए उनमें से कुछ को सूचीबद्ध करें। कई घटनाओं को स्कूल की भौतिकी कक्षा में प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ये माइक्रोवर्ल्ड की घटनाएं हैं, या तेजी से होने वाली प्रक्रियाएं हैं, या उन उपकरणों के साथ प्रयोग हैं जो कार्यालय में नहीं हैं। परिणामस्वरूप, छात्रों को उन्हें सीखने में कठिनाई होती है क्योंकि वे मानसिक रूप से उनकी कल्पना करने में असमर्थ होते हैं। एक कंप्यूटर न केवल ऐसी घटनाओं का एक मॉडल बना सकता है, बल्कि आपको प्रक्रिया की शर्तों को बदलने और आत्मसात करने के लिए इसे इष्टतम गति से "स्क्रॉल" करने की भी अनुमति देता है।

विभिन्न भौतिक उपकरणों की संरचना और संचालन सिद्धांत का अध्ययन भौतिकी पाठों का एक अभिन्न अंग है। आमतौर पर, किसी विशेष उपकरण का अध्ययन करते समय, शिक्षक इसे प्रदर्शित करता है, एक मॉडल या आरेख का उपयोग करके संचालन के सिद्धांत को समझाता है। लेकिन छात्रों को अक्सर उन भौतिक प्रक्रियाओं की पूरी श्रृंखला की कल्पना करने में कठिनाई होती है जो किसी दिए गए उपकरण के संचालन को सुनिश्चित करती हैं। विशेष कंप्यूटर प्रोग्राम किसी डिवाइस को अलग-अलग हिस्सों से "इकट्ठा" करना और इसके संचालन के सिद्धांत में अंतर्निहित प्रक्रियाओं को गतिशीलता और इष्टतम गति से पुन: उत्पन्न करना संभव बनाते हैं। इस मामले में, एनीमेशन को कई बार "स्क्रॉल" करना संभव है।

बेशक, कंप्यूटर का उपयोग अन्य प्रकार के पाठों में किया जा सकता है: जब स्वतंत्र रूप से नई सामग्री का अध्ययन करते समय, समस्याओं को हल करते समय, परीक्षणों के दौरान।

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि भौतिकी पाठों में कंप्यूटर का उपयोग उन्हें एक वास्तविक रचनात्मक प्रक्रिया में बदल देता है और विकासात्मक शिक्षा के सिद्धांतों को लागू करना संभव बनाता है।

कंप्यूटर पाठों के विकास के बारे में कुछ शब्द कहने की आवश्यकता है। हम मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के भौतिकी और गणित विभाग में वोरोनिश विश्वविद्यालय में विकसित "स्कूल" भौतिकी के लिए कार्यक्रमों के पैकेज जानते हैं, और लेखकों के पास लेजर डिस्क पर एक इलेक्ट्रॉनिक पाठ्यपुस्तक, "फिजिक्स इन पिक्चर्स" है, जिसमें है व्यापक रूप से जाना जाने लगा. उनमें से अधिकांश पेशेवर रूप से बनाए गए हैं, उनमें सुंदर ग्राफिक्स हैं, अच्छे एनिमेशन हैं, वे बहुक्रियाशील हैं, संक्षेप में, उनके बहुत सारे फायदे हैं। लेकिन अधिकांश भाग में वे इस विशेष पाठ की रूपरेखा में फिट नहीं बैठते हैं। उनकी सहायता से पाठ में शिक्षक द्वारा निर्धारित सभी लक्ष्यों को प्राप्त करना असंभव है।

अपना पहला कंप्यूटर पाठ आयोजित करने के बाद, हम इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि उन्हें विशेष तैयारी की आवश्यकता है। हमने ऐसे पाठों के लिए परिदृश्य लिखना शुरू किया, उनमें एक वास्तविक प्रयोग और एक आभासी दोनों को व्यवस्थित रूप से "बुनाई" की (अर्थात, मॉनिटर स्क्रीन पर लागू किया गया)। मैं विशेष रूप से यह नोट करना चाहूंगा कि विभिन्न घटनाओं का मॉडलिंग किसी भी तरह से वास्तविक, "लाइव" अनुभवों को प्रतिस्थापित नहीं करता है, लेकिन उनके साथ संयोजन में यह हमें उच्च स्तर पर जो हो रहा है उसका अर्थ समझाने की अनुमति देता है। हमारे काम के अनुभव से पता चलता है कि इस तरह के पाठ छात्रों में वास्तविक रुचि पैदा करते हैं और सभी को काम करने के लिए मजबूर करते हैं, यहां तक ​​​​कि उन बच्चों को भी जिन्हें भौतिकी कठिन लगती है। साथ ही, ज्ञान की गुणवत्ता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। कक्षा में टीएसओ के रूप में कंप्यूटर का उपयोग करने के उदाहरण काफी लंबे समय तक जारी रखे जा सकते हैं।

कंप्यूटर का व्यापक रूप से छात्रों के परीक्षण और बहु-विकल्प (प्रत्येक का अपना कार्य है) परीक्षण आयोजित करने के लिए गुणन तकनीक के रूप में उपयोग किया जाता है। किसी भी मामले में, खोज कार्यक्रमों की सहायता से, एक शिक्षक इंटरनेट पर बहुत सी दिलचस्प चीज़ें पा सकता है।

कंप्यूटर पाठ्येतर कक्षाओं में, व्यावहारिक और प्रयोगशाला कार्य करते समय और प्रयोगात्मक समस्याओं को हल करते समय एक अनिवार्य सहायक है। छात्र इसका उपयोग अपने छोटे शोध कार्यों के परिणामों को संसाधित करने के लिए करते हैं: तालिकाएँ बनाना, ग्राफ़ बनाना, गणना करना, भौतिक प्रक्रियाओं के सरल मॉडल बनाना। कंप्यूटर के इस उपयोग से स्वतंत्र रूप से ज्ञान प्राप्त करने, परिणामों का विश्लेषण करने की क्षमता विकसित होती है और शारीरिक सोच बनती है।

चतुर्थ. विभिन्न प्रकार के प्रयोगों में कंप्यूटर का उपयोग करने के उदाहरण.

शैक्षिक प्रयोगात्मक सेटअप के एक तत्व के रूप में कंप्यूटर का उपयोग पाठ के विभिन्न चरणों और लगभग सभी प्रकार के प्रयोगों (आमतौर पर प्रदर्शन प्रयोग और प्रयोगशाला कार्य) में किया जाता है।

पाठ "पदार्थ की संरचना" (प्रदर्शन प्रयोग)

लक्ष्य: एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में पदार्थ की संरचना का अध्ययन करना, गैस, तरल और ठोस अवस्था में पिंडों की संरचना में कुछ नियमितताओं की पहचान करना।

नई सामग्री की व्याख्या करते समय, एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में अणुओं की व्यवस्था को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करने के लिए कंप्यूटर एनीमेशन का उपयोग किया जाता है।

कंप्यूटर आपको एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण की प्रक्रिया, बढ़ते तापमान के साथ अणुओं की गति की गति में वृद्धि, प्रसार की घटना और गैस के दबाव को दिखाने की अनुमति देता है।

विषय पर समस्या समाधान पाठ: "क्षितिज के कोण पर गति।"

उद्देश्य: बैलिस्टिक गति, रोजमर्रा की जिंदगी में इसके अनुप्रयोग का अध्ययन करना।

कंप्यूटर एनीमेशन का उपयोग करके, आप दिखा सकते हैं कि किसी पिंड की गति का प्रक्षेपवक्र (ऊंचाई और उड़ान दूरी) प्रारंभिक गति और घटना के कोण के आधार पर कैसे बदलता है। इस तरह से कंप्यूटर का उपयोग करने से आप इसे कुछ ही मिनटों में कर सकते हैं, जिससे अन्य समस्याओं को हल करने में समय की बचत होती है और छात्रों को प्रत्येक समस्या के लिए एक चित्र बनाने से बचाया जाता है (जो वे वास्तव में करना पसंद नहीं करते हैं)।

मॉडल क्षैतिज से एक कोण पर फेंके गए पिंड की गति को प्रदर्शित करता है। आप प्रारंभिक ऊँचाई, साथ ही शरीर के वेग का परिमाण और दिशा बदल सकते हैं। "स्ट्रोब" मोड में, फेंके गए पिंड का वेग वेक्टर और क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर अक्षों पर इसके प्रक्षेपण नियमित अंतराल पर प्रक्षेपवक्र पर दिखाए जाते हैं।

प्रयोगशाला कार्य "एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया का अध्ययन।"

उद्देश्य: स्थिर तापमान पर गैस के दबाव और आयतन के बीच प्रयोगात्मक रूप से संबंध स्थापित करना।

कार्य पूरी तरह से एक कंप्यूटर (नाम, उद्देश्य, उपकरण की पसंद, कार्य करने की प्रक्रिया, आवश्यक गणना) के साथ है। वस्तु ट्यूब में हवा है। दो अवस्थाओं में पैरामीटर माने जाते हैं: मूल और संपीड़ित। तदनुरूप गणनाएँ की जाती हैं। परिणामों की तुलना की जाती है और प्राप्त आंकड़ों के आधार पर एक ग्राफ बनाया जाता है।

प्रायोगिक कार्य: वजन करके पाई संख्या निर्धारित करना।

लक्ष्य: विभिन्न तरीकों से पाई का मान निर्धारित करें। तोलकर दिखाओ कि यह 3.14 के बराबर हो सकता है।

कार्य को अंजाम देने के लिए, एक वर्ग और एक वृत्त को एक ही सामग्री से काटा जाता है ताकि वृत्त की त्रिज्या वर्ग की भुजा के बराबर हो, और इन आकृतियों का वजन किया जाता है। संख्या Pi की गणना एक वृत्त और एक वर्ग के द्रव्यमान के अनुपात के माध्यम से की जाती है।

दोलन गति की विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए घरेलू प्रयोग।

लक्ष्य: गणितीय पेंडुलम के दोलनों की अवधि और आवृत्ति के बारे में पाठ में प्राप्त ज्ञान को समेकित करना।

एक दोलनशील पेंडुलम का एक मॉडल तात्कालिक साधनों से बनाया गया है (प्रयोग के लिए एक छोटा शरीर रस्सी पर लटका हुआ है, आपके पास दूसरे हाथ वाली घड़ी होनी चाहिए); एक निश्चित समय के लिए 30 दोलनों की गणना करने के बाद, अवधि और आवृत्ति की गणना की जाती है। आप विभिन्न पिंडों के साथ एक प्रयोग कर सकते हैं, जिससे यह स्थापित हो सके कि कंपन की विशेषताएं शरीर पर निर्भर नहीं होती हैं। और साथ ही, विभिन्न लंबाई के धागों के साथ एक प्रयोग करके, आप संबंधित निर्भरता स्थापित कर सकते हैं। सभी गृहकार्य परिणामों पर कक्षा में चर्चा की जानी चाहिए।

प्रायोगिक कार्य: कार्य और गतिज ऊर्जा की गणना।

उद्देश्य: यह दिखाना कि यांत्रिक कार्य और गतिज ऊर्जा का मूल्य समस्या की विभिन्न स्थितियों पर कैसे निर्भर करता है।

कंप्यूटर का उपयोग करते हुए, गुरुत्वाकर्षण (शरीर का वजन), कर्षण बल, बल अनुप्रयोग के कोण और घर्षण गुणांक के बीच संबंध बहुत जल्दी पता चल जाता है।

मॉडल क्षितिज पर एक निश्चित कोण पर निर्देशित बाहरी बल की कार्रवाई के तहत घर्षण के साथ एक विमान पर एक ब्लॉक की गति के उदाहरण का उपयोग करके यांत्रिक कार्य की अवधारणा को दर्शाता है। मॉडल मापदंडों (ब्लॉक टी का द्रव्यमान, घर्षण गुणांक, मापांक और अभिनय बल की दिशा) को बदलकर एफ ), आप ब्लॉक के हिलने पर किए गए कार्य की मात्रा, घर्षण बल और बाहरी बल की निगरानी कर सकते हैं। कंप्यूटर प्रयोग में सत्यापित करें कि इन कार्यों का योग ब्लॉक की गतिज ऊर्जा के बराबर है। कृपया ध्यान दें कि घर्षण बल द्वारा किया गया कार्य एहमेशा नकारात्मक.

इसी तरह के कार्यों का उपयोग छात्रों के ज्ञान की निगरानी के लिए किया जा सकता है। कंप्यूटर आपको कार्य के मापदंडों को शीघ्रता से बदलने की अनुमति देता है, जिससे बड़ी संख्या में विकल्प तैयार होते हैं (धोखाधड़ी समाप्त हो जाती है)। इस प्रकार के कार्य का लाभ त्वरित सत्यापन है। छात्रों की उपस्थिति में कार्य की तुरंत जाँच की जा सकती है। छात्रों को परिणाम मिलते हैं और वे अपने ज्ञान का मूल्यांकन स्वयं कर सकते हैं।

एकीकृत राज्य परीक्षा की तैयारी।

लक्ष्य: बच्चों को परीक्षण प्रश्नों का शीघ्र और सही उत्तर देना सिखाना।

आज तक, छात्रों को एकीकृत राज्य परीक्षा उत्तीर्ण करने के लिए तैयार करने के लिए एक कार्यक्रम विकसित किया गया है। इसमें स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम के सभी वर्गों के लिए अलग-अलग कठिनाई स्तरों के परीक्षण कार्य शामिल हैं।

वी निष्कर्ष।

स्कूल में भौतिकी पढ़ाने में पाठ्यक्रम के साथ लगातार प्रदर्शन प्रयोग शामिल होते हैं। हालाँकि, आधुनिक स्कूलों में, शिक्षण समय की कमी और आधुनिक सामग्री और तकनीकी उपकरणों की कमी के कारण भौतिकी में प्रायोगिक कार्य करना अक्सर मुश्किल होता है। और भले ही भौतिकी कक्षा की प्रयोगशाला पूरी तरह से आवश्यक उपकरणों और सामग्रियों से सुसज्जित हो, एक वास्तविक प्रयोग की तैयारी और संचालन और कार्य के परिणामों का विश्लेषण करने के लिए बहुत अधिक समय की आवश्यकता होती है, इसके अलावा, इसकी विशिष्टताओं (महत्वपूर्ण माप) के कारण त्रुटियाँ, पाठ की समय सीमाएँ, आदि) एक वास्तविक प्रयोग अक्सर अपने मुख्य उद्देश्य को साकार नहीं करता है - भौतिक पैटर्न और कानूनों के बारे में ज्ञान के स्रोत के रूप में कार्य करना। सभी पहचानी गई निर्भरताएँ केवल अनुमानित होती हैं; अक्सर सही ढंग से गणना की गई त्रुटि स्वयं मापे गए मानों से अधिक होती है।

एक कंप्यूटर प्रयोग भौतिकी पाठ्यक्रम के "प्रायोगिक" भाग का पूरक हो सकता है और पाठों की प्रभावशीलता में उल्लेखनीय वृद्धि कर सकता है। इसका उपयोग करते समय, आप किसी घटना में मुख्य चीज़ को अलग कर सकते हैं, छोटे कारकों को काट सकते हैं, पैटर्न की पहचान कर सकते हैं, परिवर्तनीय मापदंडों के साथ बार-बार परीक्षण कर सकते हैं, परिणामों को सहेज सकते हैं और सुविधाजनक समय पर अपने शोध पर लौट सकते हैं। इसके अलावा, कंप्यूटर संस्करण में बहुत अधिक संख्या में प्रयोग किए जा सकते हैं। इस प्रकार का प्रयोग किसी विशेष कानून, घटना, प्रक्रिया आदि के कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है। इन मॉडलों के साथ काम करने से छात्रों के लिए व्यापक संज्ञानात्मक अवसर खुलते हैं, जिससे वे न केवल पर्यवेक्षक बन जाते हैं, बल्कि किए जा रहे प्रयोगों में सक्रिय भागीदार भी बन जाते हैं।

अधिकांश इंटरैक्टिव मॉडल एक विस्तृत श्रृंखला के भीतर प्रारंभिक मापदंडों और प्रयोगात्मक स्थितियों को बदलने, उनके समय के पैमाने को बदलने के साथ-साथ उन स्थितियों का अनुकरण करने के विकल्प प्रदान करते हैं जो वास्तविक प्रयोगों में उपलब्ध नहीं हैं।

एक और सकारात्मक बात यह है कि कंप्यूटर एक अद्वितीय अवसर प्रदान करता है, जो वास्तविक भौतिक प्रयोग में लागू नहीं होता है, एक वास्तविक प्राकृतिक घटना की कल्पना करने के लिए नहीं, बल्कि इसके सरलीकृत सैद्धांतिक मॉडल, जो आपको देखी गई घटना के मुख्य भौतिक कानूनों को जल्दी और प्रभावी ढंग से खोजने की अनुमति देता है। . इसके अलावा, प्रयोग प्रगति के दौरान छात्र एक साथ संबंधित ग्राफिकल निर्भरता के निर्माण का निरीक्षण कर सकता है। सिमुलेशन परिणामों को प्रदर्शित करने का ग्राफिकल तरीका छात्रों के लिए बड़ी मात्रा में प्राप्त जानकारी को आत्मसात करना आसान बनाता है। ऐसे मॉडल विशेष महत्व के हैं, क्योंकि छात्रों को, एक नियम के रूप में, ग्राफ़ बनाने और पढ़ने में महत्वपूर्ण कठिनाइयों का अनुभव होता है।

यह भी ध्यान में रखना आवश्यक है कि भौतिक विज्ञान में सभी प्रक्रियाओं, घटनाओं, ऐतिहासिक प्रयोगों की कल्पना आभासी मॉडल की सहायता के बिना छात्र द्वारा नहीं की जा सकती है (उदाहरण के लिए, कार्नोट चक्र, मॉड्यूलेशन और डिमोड्यूलेशन, गति मापने में माइकलसन का प्रयोग) प्रकाश, रदरफोर्ड का प्रयोग, आदि)। इंटरएक्टिव मॉडल छात्रों को प्रक्रियाओं को सरलीकृत रूप में देखने, इंस्टॉलेशन आरेखों की कल्पना करने और ऐसे प्रयोग करने की अनुमति देते हैं जो वास्तविक जीवन में आम तौर पर असंभव होते हैं, उदाहरण के लिए, परमाणु रिएक्टर के संचालन को नियंत्रित करना।

आज, पहले से ही कई शैक्षणिक सॉफ्टवेयर उपकरण (पीपीएस) मौजूद हैं, जिनमें किसी न किसी रूप में भौतिकी में इंटरैक्टिव मॉडल शामिल हैं। दुर्भाग्य से, उनमें से किसी का भी उद्देश्य सीधे स्कूल में उपयोग नहीं है। कुछ मॉडल अन्य कार्यक्रमों में विश्वविद्यालयों में आवेदन पर ध्यान केंद्रित करने के कारण मापदंडों को बदलने की क्षमता से भरे हुए हैं, इंटरैक्टिव मॉडल केवल मुख्य सामग्री को दर्शाने वाला एक तत्व है। इसके अलावा, मॉडल विभिन्न शिक्षण स्टाफ में बिखरे हुए हैं। उदाहरण के लिए, फिजिकॉन कंपनी द्वारा "फिजिक्स इन पिक्चर्स", फ्रंटल कंप्यूटर प्रयोग करने के लिए सबसे इष्टतम होने के बावजूद, पुराने प्लेटफार्मों पर बनाया गया है और स्थानीय नेटवर्क में उपयोग का समर्थन नहीं करता है। अन्य शिक्षण सॉफ्टवेयर, जैसे कि उसी कंपनी के "ओपन फिजिक्स" में, मॉडलों के साथ, सूचना सामग्री की एक विशाल श्रृंखला होती है जिसे कक्षा के काम के दौरान बंद नहीं किया जा सकता है। यह सब माध्यमिक विद्यालयों में भौतिकी पाठ आयोजित करते समय कंप्यूटर मॉडल के चयन और उपयोग को महत्वपूर्ण रूप से जटिल बनाता है।

मुख्य बात यह है कि कंप्यूटर प्रयोग के प्रभावी उपयोग के लिए ऐसे शिक्षण कर्मचारियों की आवश्यकता होती है जो विशेष रूप से हाई स्कूल में उपयोग के लिए उन्मुख हों। हाल ही में, संघीय परियोजनाओं के ढांचे के भीतर स्कूलों के लिए विशेष शिक्षण स्टाफ के निर्माण की प्रवृत्ति रही है, जैसे कि राष्ट्रीय कार्मिक प्रशिक्षण फाउंडेशन द्वारा शैक्षिक सॉफ्टवेयर डेवलपर्स के लिए आयोजित प्रतियोगिताएं। शायद आने वाले वर्षों में हम ऐसे शिक्षण स्टाफ को देखेंगे जो हाई स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रमों में कंप्यूटर प्रयोगों का व्यापक समर्थन करते हैं। मैंने अपने काम में इन सभी बिंदुओं को उजागर करने की कोशिश की।

छठी. शब्दावली.

प्रयोगविज्ञान में एक संवेदी-उद्देश्य गतिविधि है।

भौतिक प्रयोग- यह कुछ शर्तों के तहत अध्ययन के तहत घटनाओं का अवलोकन और विश्लेषण है, जो किसी को घटना के पाठ्यक्रम की निगरानी करने और निश्चित परिस्थितियों में हर बार इसे फिर से बनाने की अनुमति देता है।

प्रदर्शनएक भौतिक प्रयोग है जो दृश्य रूप से समझी जाने वाली भौतिक घटनाओं, प्रक्रियाओं, पैटर्न का प्रतिनिधित्व करता है।

सामने प्रयोगशाला का काम- कार्यक्रम सामग्री के अध्ययन की प्रक्रिया में किया जाने वाला एक प्रकार का व्यावहारिक कार्य, जब कक्षा के सभी छात्र एक ही उपकरण का उपयोग करके एक साथ एक ही प्रकार का प्रयोग करते हैं।

भौतिकी कार्यशाला- पाठ्यक्रम के पिछले अनुभागों के पूरा होने पर (या वर्ष के अंत में) छात्रों द्वारा किया गया व्यावहारिक कार्य, अधिक जटिल उपकरणों पर, फ्रंट-लाइन प्रयोगशाला कार्य की तुलना में अधिक स्वतंत्रता के साथ।

गृह प्रायोगिक कार्य- सबसे सरल स्वतंत्र प्रयोग जो छात्रों द्वारा घर पर, स्कूल के बाहर, शिक्षक के सीधे मार्गदर्शन के बिना किया जाता है।

प्रायोगिक कार्य- ऐसी समस्याएँ जिनमें प्रयोग समाधान के लिए आवश्यक कुछ प्रारंभिक मात्राएँ निर्धारित करने के साधन के रूप में कार्य करता है; इसमें पूछे गए प्रश्न का उत्तर देता है अथवा स्थिति के अनुसार की गई गणनाओं को जांचने का एक साधन है।

सातवीं. ग्रंथ सूची:

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परिशिष्ट संख्या 1

भौतिक प्रयोग का वर्गीकरण

परिशिष्ट संख्या 2

छात्र सर्वेक्षण के परिणाम.

निम्नलिखित प्रश्नों पर ग्रेड 5 के, 6 ए, 7 - 11 के छात्रों के बीच एक सर्वेक्षण आयोजित किया गया था:

भौतिकी का अध्ययन करते समय प्रयोग आपके लिए क्या भूमिका निभाता है?

कार्यक्रम ने 107 मॉडल बनाए हैं जिनका उपयोग नई सामग्री को समझाने और प्रयोगात्मक समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता है। मैं कुछ उदाहरण देना चाहूँगा जिनका उपयोग मैं अपने पाठों में करता हूँ।

पाठ का अंश “परमाणु प्रतिक्रियाएँ। परमाणु विखंडन।"

लक्ष्य: परमाणु प्रतिक्रियाओं की अवधारणाओं को तैयार करना और उनकी विविधता को प्रदर्शित करना। इन प्रक्रियाओं के सार की समझ विकसित करें।

कंप्यूटर का उपयोग नई सामग्री को समझाने के लिए किया जाता है ताकि अध्ययन की जा रही प्रक्रियाओं को अधिक स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया जा सके, यह आपको प्रतिक्रिया की स्थितियों को जल्दी से बदलने की अनुमति देता है, और पिछली स्थितियों पर वापस लौटना संभव बनाता है।


यह मॉडल दिखाता है

विभिन्न प्रकार के परमाणु परिवर्तन।

परमाणु परिवर्तन किसके परिणामस्वरूप होते हैं?

नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रियाएँ, और

परमाणु प्रतिक्रियाओं के कारण

नाभिक का विखंडन या संलयन।

गुठली में होने वाले परिवर्तनों को तोड़ा जा सकता है

तीन समूहों में:

1. नाभिक में किसी एक न्यूक्लियॉन का परिवर्तन;

   नाभिक की आंतरिक संरचना का पुनर्गठन;

   एक नाभिक से दूसरे नाभिक में नाभिकों की पुनर्व्यवस्था।

पहले समूह में विभिन्न प्रकार के बीटा क्षय शामिल हैं, जब नाभिक का एक न्यूट्रॉन प्रोटॉन में बदल जाता है या इसके विपरीत। बीटा क्षय का पहला (अधिक लगातार) प्रकार एक इलेक्ट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो के उत्सर्जन के साथ होता है। दूसरे प्रकार का बीटा क्षय या तो एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के उत्सर्जन से होता है, या एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ने और एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो के उत्सर्जन से होता है (इलेक्ट्रॉन का कब्जा नाभिक के निकटतम इलेक्ट्रॉन कोश में से एक से होता है) ). ध्यान दें कि मुक्त अवस्था में, एक प्रोटॉन न्यूट्रॉन, पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो में विघटित नहीं हो सकता है - इसके लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो इसे नाभिक से प्राप्त होती है। हालाँकि, जब प्रोटॉन बीटा क्षय की प्रक्रिया के माध्यम से न्यूट्रॉन में परिवर्तित हो जाता है, तो नाभिक की कुल ऊर्जा कम हो जाती है। ऐसा नाभिक के प्रोटॉन (जिनमें से कम हैं) के बीच कूलम्ब प्रतिकर्षण की ऊर्जा में कमी के कारण होता है।

दूसरे समूह में गामा क्षय शामिल है, जिसमें नाभिक, जो शुरू में उत्तेजित अवस्था में था, गामा क्वांटम उत्सर्जित करते हुए अतिरिक्त ऊर्जा छोड़ता है। तीसरे समूह में अल्फा क्षय (अल्फा कण के मूल नाभिक द्वारा उत्सर्जन - दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन से युक्त हीलियम परमाणु का नाभिक), परमाणु विखंडन (नाभिक द्वारा न्यूट्रॉन का अवशोषण जिसके बाद दो हल्के नाभिक में क्षय होता है) शामिल हैं और कई न्यूट्रॉन का उत्सर्जन) और परमाणु संलयन (जब दो प्रकाश नाभिकों की टक्कर से एक भारी नाभिक बनता है और संभवतः हल्के टुकड़े या व्यक्तिगत प्रोटॉन या न्यूट्रॉन पीछे छूट जाते हैं)।

कृपया ध्यान दें कि अल्फा क्षय के दौरान नाभिक पीछे हटने का अनुभव करता है और अल्फा कण के उत्सर्जन की दिशा के विपरीत दिशा में स्पष्ट रूप से स्थानांतरित हो जाता है। साथ ही, बीटा क्षय से रिटर्न बहुत छोटा है और हमारे मॉडल में बिल्कुल भी ध्यान देने योग्य नहीं है। यह इस तथ्य के कारण है कि इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान नाभिक के द्रव्यमान से हजारों (और यहां तक ​​कि भारी परमाणुओं के लिए सैकड़ों-हजारों गुना) कम है।

पाठ का अंश "परमाणु रिएक्टर"

लक्ष्य: परमाणु रिएक्टर की संरचना के बारे में विचार तैयार करना, कंप्यूटर का उपयोग करके इसके संचालन का प्रदर्शन करना।


कंप्यूटर आपको स्थितियाँ बदलने की अनुमति देता है

रिएक्टर में प्रतिक्रियाओं का क्रम। शिलालेखों को हटाकर,

आप छात्रों के निर्माण के ज्ञान का परीक्षण कर सकते हैं

रिएक्टर, वे स्थितियाँ दिखाएँ जिनके अंतर्गत

विस्फोट संभव है.

परमाणु रिएक्टर एक उपकरण है

ऊर्जा परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया

परमाणु नाभिक को विद्युत ऊर्जा में।

रिएक्टर कोर में रेडियोधर्मी होता है

पदार्थ (आमतौर पर यूरेनियम या प्लूटोनियम)।

इनके क्षय से ऊर्जा मुक्त होती है

परमाणु, पानी को गर्म करते हैं। परिणामस्वरूप जल वाष्प भाप टरबाइन में चला जाता है; इसके घूमने से विद्युत जनित्र में विद्युत धारा उत्पन्न होती है। गर्म पानी, उचित शुद्धिकरण के बाद, पास के पानी के भंडार में डाला जाता है; वहां से ठंडा पानी रिएक्टर में प्रवेश करता है। एक विशेष सीलबंद आवरण पर्यावरण को घातक विकिरण से बचाता है।

विशेष ग्रेफाइट की छड़ें तेज़ न्यूट्रॉन को अवशोषित करती हैं। उनकी मदद से आप प्रतिक्रिया की प्रगति को नियंत्रित कर सकते हैं। "उठाएँ" बटन पर क्लिक करें (यह केवल तभी किया जा सकता है जब रिएक्टर में ठंडा पानी पंप करने वाले पंप चालू हों) और "प्रक्रिया शर्तें" चालू करें। जैसे ही छड़ें उठाई जाएंगी, परमाणु प्रतिक्रिया शुरू हो जाएगी। तापमान टीरिएक्टर के अंदर तापमान 300 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाएगा, और पानी जल्द ही उबलना शुरू हो जाएगा। स्क्रीन के दाहिने कोने में एमीटर को देखकर, आप देख सकते हैं कि रिएक्टर ने विद्युत प्रवाह उत्पन्न करना शुरू कर दिया है। छड़ों को पीछे धकेल कर आप शृंखला अभिक्रिया को रोक सकते हैं।

परिशिष्ट संख्या 4

प्रयोगशाला कार्य और शारीरिक व्यायाम करते समय कंप्यूटर का उपयोग करना।

72 प्रयोगशाला कार्यों के विकास के साथ 4 एसडी हैं, जो शिक्षक के काम को सुविधाजनक बनाते हैं और पाठों को अधिक रोचक और आधुनिक बनाते हैं। इन विकासों का उपयोग भौतिकी कार्यशाला आयोजित करते समय किया जा सकता है, क्योंकि उनमें से कुछ के विषय स्कूली पाठ्यक्रम के दायरे से बाहर हैं। यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं। नाम, उद्देश्य, उपकरण, कार्य का चरण-दर-चरण निष्पादन - यह सब कंप्यूटर का उपयोग करके स्क्रीन पर प्रदर्शित किया जाता है।


प्रयोगशाला कार्य: "आइसोबैरिक प्रक्रिया का अध्ययन।"

लक्ष्य: प्रयोगात्मक रूप से आयतन और के बीच संबंध स्थापित करना

एक निश्चित द्रव्यमान की गैस का तापमान उसके विभिन्न में

राज्य.

उपकरण: ट्रे, ट्यूब - दो नल वाला टैंक,

थर्मामीटर, कैलोरीमीटर, मापने वाला टेप।

अध्ययन का उद्देश्य ट्यूब में हवा है -

टैंक. प्रारंभिक अवस्था में इसका आयतन निर्धारित होता है

ट्यूब की आंतरिक गुहा की लंबाई. ट्यूब को कैलोरीमीटर में कुंडल दर कुंडल रखा गया है, शीर्ष वाल्व खुला है। कैलोरीमीटर में 55 0 - 60 0 C पर पानी डालें और बुलबुले बनने का निरीक्षण करें। वे तब तक बनेंगे जब तक ट्यूब में पानी और हवा का तापमान बराबर न हो जाए। तापमान को प्रयोगशाला थर्मामीटर से मापा जाता है। कैलोरीमीटर में ठंडा पानी डालकर हवा को दूसरी अवस्था में स्थानांतरित किया जाता है। थर्मल संतुलन स्थापित होने के बाद, पानी का तापमान मापा जाता है। दूसरी अवस्था में आयतन को ट्यूब में उसकी लंबाई (मूल लंबाई घटाकर प्रवेश किए गए पानी की लंबाई) से मापा जाता है।

दो अवस्थाओं में वायु के मापदंडों को जानकर, उसके आयतन में परिवर्तन और स्थिर दबाव पर तापमान में परिवर्तन के बीच एक संबंध स्थापित किया जाता है।

पाठ - कार्यशाला: “सतह तनाव गुणांक को मापना।

लक्ष्य: सतह तनाव गुणांक निर्धारित करने के लिए तकनीकों में से एक का अभ्यास करना।

उपकरण: तराजू, ट्रे, गिलास, पानी के साथ ड्रॉपर।

अध्ययन का उद्देश्य जल है। तराजू को काम करने की स्थिति में लाया जाता है और संतुलित किया जाता है। इनका उपयोग कांच का द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए किया जाता है। ऐशट्रे से पानी की लगभग 60-70 बूँदें गिलास में टपकती हैं। एक गिलास पानी का द्रव्यमान ज्ञात कीजिए। गिलास में द्रव्यमान अंतर का उपयोग पानी का द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए किया जाता है। बूंदों की संख्या जानकर आप एक बूंद का द्रव्यमान निर्धारित कर सकते हैं। ड्रॉपर छेद का व्यास उसके कैप्सूल पर दर्शाया गया है। सूत्र पानी के सतह तनाव के गुणांक की गणना करता है। प्राप्त परिणाम की तुलना तालिका मान से करें।

मजबूत छात्रों के लिए, आप वनस्पति तेल के साथ अतिरिक्त प्रयोग करने का सुझाव दे सकते हैं।

एल. वी. पिगालिट्सिन,
, www.levpi.naroad.ru, नगर शैक्षणिक संस्थान माध्यमिक विद्यालय नंबर 2, डेज़रज़िन्स्क, निज़नी नोवगोरोड क्षेत्र।

कंप्यूटर भौतिक प्रयोग

4. कम्प्यूटेशनल कंप्यूटर प्रयोग

कम्प्यूटेशनल प्रयोग बदल जाता है
विज्ञान के एक स्वतंत्र क्षेत्र में।
आर.जी.एफ़्रेमोव, भौतिक और गणितीय विज्ञान के डॉक्टर

एक कम्प्यूटेशनल कंप्यूटर प्रयोग कई मायनों में पारंपरिक (पूर्ण पैमाने) के समान है। इसमें प्रयोगों की योजना बनाना, प्रायोगिक सेटअप बनाना, नियंत्रण परीक्षण करना, प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित करना, प्रयोगात्मक डेटा को संसाधित करना, उनकी व्याख्या करना आदि शामिल है। हालाँकि, यह किसी वास्तविक वस्तु पर नहीं, बल्कि उसके गणितीय मॉडल पर किया जाता है, प्रायोगिक सेटअप की भूमिका एक विशेष प्रोग्राम से लैस कंप्यूटर द्वारा निभाई जाती है।

कम्प्यूटेशनल प्रयोग अधिक से अधिक लोकप्रिय होता जा रहा है। इसका अभ्यास कई संस्थानों और विश्वविद्यालयों में किया जाता है, उदाहरण के लिए, मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी में। एम.वी. लोमोनोसोव, एमपीजीयू, इंस्टीट्यूट ऑफ साइटोलॉजी एंड जेनेटिक्स एसबी आरएएस, इंस्टीट्यूट ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी आरएएस, आदि। वैज्ञानिक पहले से ही वास्तविक, "गीले" प्रयोग के बिना महत्वपूर्ण वैज्ञानिक परिणाम प्राप्त कर सकते हैं। इसके लिए न केवल कंप्यूटर की शक्ति है, बल्कि आवश्यक एल्गोरिदम और सबसे महत्वपूर्ण समझ भी है। यदि पहले वे विभाजित थे - इन विवो, इन विट्रो, - फिर अब और जोड़ दिया गया है सिलिको में. वस्तुतः कम्प्यूटेशनल प्रयोग विज्ञान का एक स्वतंत्र क्षेत्र बनता जा रहा है।

ऐसे प्रयोग के लाभ स्पष्ट हैं। यह, एक नियम के रूप में, प्राकृतिक से सस्ता है। इसमें आसानी से और सुरक्षित रूप से हस्तक्षेप किया जा सकता है। इसे किसी भी समय दोहराया और बाधित किया जा सकता है। यह प्रयोग उन स्थितियों का अनुकरण कर सकता है जिन्हें प्रयोगशाला में नहीं बनाया जा सकता है। हालाँकि, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग पूर्ण पैमाने पर किए गए प्रयोग को पूरी तरह से प्रतिस्थापित नहीं कर सकता है, और भविष्य उनके उचित संयोजन में निहित है। एक कम्प्यूटेशनल कंप्यूटर प्रयोग प्राकृतिक प्रयोग और सैद्धांतिक मॉडल के बीच एक पुल के रूप में कार्य करता है। संख्यात्मक मॉडलिंग का प्रारंभिक बिंदु विचाराधीन भौतिक प्रणाली के एक आदर्श मॉडल का विकास है।

आइए कम्प्यूटेशनल भौतिक प्रयोगों के कई उदाहरणों पर विचार करें।

निष्क्रियता के पल।"ओपन फिजिक्स" (2.6, भाग 1) में एक बुनाई सुई पर बंधी चार गेंदों वाली प्रणाली के उदाहरण का उपयोग करके एक कठोर शरीर की जड़ता के क्षण को खोजने पर एक दिलचस्प कम्प्यूटेशनल प्रयोग है। आप बुनाई सुई पर इन गेंदों की स्थिति को बदल सकते हैं, और रोटेशन की धुरी की स्थिति का चयन भी कर सकते हैं, इसे बुनाई सुई के केंद्र और उसके सिरों के माध्यम से खींच सकते हैं। गेंदों की प्रत्येक व्यवस्था के लिए, छात्र घूर्णन अक्ष के समानांतर अनुवाद पर स्टीनर के प्रमेय का उपयोग करके जड़ता के क्षण के मूल्य की गणना करते हैं। गणना के लिए डेटा शिक्षक द्वारा प्रदान किया जाता है। जड़ता के क्षण की गणना करने के बाद, डेटा को प्रोग्राम में दर्ज किया जाता है और छात्रों द्वारा प्राप्त परिणामों की जांच की जाती है।

"ब्लैक बॉक्स"।कम्प्यूटेशनल प्रयोग को लागू करने के लिए, मैंने और मेरे छात्रों ने विद्युत "ब्लैक बॉक्स" की सामग्री का अध्ययन करने के लिए कई कार्यक्रम बनाए। इसमें प्रतिरोधक, गरमागरम प्रकाश बल्ब, डायोड, कैपेसिटर, कॉइल आदि शामिल हो सकते हैं।

यह पता चला है कि कुछ मामलों में, "ब्लैक बॉक्स" को खोले बिना, विभिन्न उपकरणों को इनपुट और आउटपुट से जोड़कर इसकी सामग्री का पता लगाना संभव है। बेशक, स्कूल स्तर पर यह एक साधारण तीन या चार-टर्मिनल नेटवर्क के लिए किया जा सकता है। ऐसे कार्यों से छात्रों की कल्पना, स्थानिक सोच और रचनात्मकता विकसित होती है, इस तथ्य का उल्लेख नहीं करने के लिए कि उन्हें हल करने के लिए गहन और ठोस ज्ञान की आवश्यकता होती है। इसलिए, यह कोई संयोग नहीं है कि भौतिकी में कई ऑल-यूनियन और अंतर्राष्ट्रीय ओलंपियाड में, यांत्रिकी, गर्मी, बिजली और प्रकाशिकी में "ब्लैक बॉक्स" का अध्ययन प्रयोगात्मक समस्याओं के रूप में प्रस्तावित किया गया है।

अपनी विशेष पाठ्यक्रम कक्षाओं में, मैं "ब्लैक बॉक्स" में तीन वास्तविक प्रयोगशाला कार्य संचालित करता हूँ:

- केवल प्रतिरोधक;

- प्रतिरोधक, गरमागरम लैंप और डायोड;

- प्रतिरोधक, कैपेसिटर, कॉइल, ट्रांसफार्मर और ऑसिलेटरी सर्किट।

संरचनात्मक रूप से, "ब्लैक बॉक्स" खाली माचिस की डिब्बियों में डिज़ाइन किए गए हैं। बॉक्स के अंदर एक विद्युत सर्किट लगाया जाता है, और बॉक्स को टेप से सील कर दिया जाता है। अनुसंधान उपकरणों का उपयोग करके किया जाता है - एवोमीटर, जनरेटर, ऑसिलोस्कोप, आदि - क्योंकि ऐसा करने के लिए, आपको वर्तमान-वोल्टेज विशेषता और आवृत्ति प्रतिक्रिया का निर्माण करना होगा। छात्र उपकरण रीडिंग को कंप्यूटर में दर्ज करते हैं, जो परिणामों को संसाधित करता है और वर्तमान-वोल्टेज विशेषता और आवृत्ति प्रतिक्रिया को प्लॉट करता है। यह छात्रों को यह पता लगाने की अनुमति देता है कि ब्लैक बॉक्स में कौन से हिस्से हैं और उनके पैरामीटर निर्धारित करते हैं।

"ब्लैक बॉक्स" के साथ फ्रंट-लाइन प्रयोगशाला कार्य करते समय उपकरणों और प्रयोगशाला उपकरणों की कमी के कारण कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं। वास्तव में, अनुसंधान करने के लिए, मान लीजिए, 15 ऑसिलोस्कोप, 15 ध्वनि जनरेटर, आदि का होना आवश्यक है। महंगे उपकरणों के 15 सेट जो अधिकांश स्कूलों में नहीं हैं। और यहीं पर आभासी "ब्लैक बॉक्स" - संबंधित कंप्यूटर प्रोग्राम - बचाव के लिए आते हैं।

इन कार्यक्रमों का लाभ यह है कि शोध पूरी कक्षा द्वारा एक साथ किया जा सकता है। उदाहरण के तौर पर, एक ऐसे प्रोग्राम पर विचार करें जो केवल प्रतिरोधकों वाले "ब्लैक बॉक्स" को लागू करने के लिए एक यादृच्छिक संख्या जनरेटर का उपयोग करता है। डेस्कटॉप के बाईं ओर एक "ब्लैक बॉक्स" है। इसमें एक विद्युत सर्किट होता है जिसमें केवल प्रतिरोधक होते हैं जिन्हें बिंदुओं के बीच स्थित किया जा सकता है ए, बी, सीऔर डी.

छात्र के पास अपने निपटान में तीन उपकरण हैं: एक शक्ति स्रोत (गणना को सरल बनाने के लिए इसका आंतरिक प्रतिरोध शून्य के बराबर लिया जाता है, और ईएमएफ प्रोग्राम द्वारा यादृच्छिक रूप से उत्पन्न होता है); वोल्टमीटर (आंतरिक प्रतिरोध अनंत है); एमीटर (आंतरिक प्रतिरोध शून्य है)।

जब प्रोग्राम लॉन्च किया जाता है, तो 1 से 4 प्रतिरोधकों वाला एक विद्युत सर्किट "ब्लैक बॉक्स" के अंदर यादृच्छिक रूप से उत्पन्न होता है। छात्र चार प्रयास कर सकता है। किसी भी कुंजी को दबाने के बाद, उसे किसी भी प्रस्तावित डिवाइस को किसी भी क्रम में "ब्लैक बॉक्स" के टर्मिनलों से कनेक्ट करने के लिए कहा जाता है। उदाहरण के लिए, वह टर्मिनलों से जुड़ा अबईएमएफ = 3 वी के साथ वर्तमान स्रोत (ईएमएफ मान प्रोग्राम द्वारा यादृच्छिक रूप से उत्पन्न किया गया था, इस मामले में यह 3 वी निकला)। टर्मिनलों के लिए सीडीमैंने एक वोल्टमीटर कनेक्ट किया, और इसकी रीडिंग 2.5 V निकली। इससे यह निष्कर्ष निकाला जाना चाहिए कि "ब्लैक बॉक्स" में कम से कम एक वोल्टेज डिवाइडर है। प्रयोग जारी रखने के लिए, वोल्टमीटर के बजाय, आप एक एमीटर कनेक्ट कर सकते हैं और रीडिंग ले सकते हैं। यह डेटा स्पष्ट रूप से रहस्य को सुलझाने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए, दो और प्रयोग किए जा सकते हैं: वर्तमान स्रोत टर्मिनलों से जुड़ा है सीडी, और वाल्टमीटर और एमीटर - टर्मिनलों तक अब. इस मामले में प्राप्त डेटा "ब्लैक बॉक्स" की सामग्री को जानने के लिए काफी पर्याप्त होगा। छात्र कागज पर एक आरेख बनाता है, प्रतिरोधों के मापदंडों की गणना करता है और शिक्षक को परिणाम दिखाता है।

शिक्षक, कार्य की जाँच करने के बाद, प्रोग्राम में उपयुक्त कोड दर्ज करता है, और इस "ब्लैक बॉक्स" के अंदर स्थित सर्किट और प्रतिरोधों के पैरामीटर डेस्कटॉप पर दिखाई देते हैं।

कार्यक्रम बेसिक में मेरे छात्रों द्वारा लिखा गया था। इसे चलाने के लिए विन्डोज़ एक्सपीया में विंडोज विस्टाआप एक एमुलेटर प्रोग्राम का उपयोग कर सकते हैं करने योग्य, उदाहरण के लिए, से DOSBox. आप इसे मेरी वेबसाइट www.physics-computer.by.ru से डाउनलोड कर सकते हैं।

यदि "ब्लैक बॉक्स" (गरमागरम लैंप, डायोड, आदि) के अंदर गैर-रेखीय तत्व हैं, तो प्रत्यक्ष माप के अलावा, वर्तमान-वोल्टेज विशेषता को लेना होगा। इस प्रयोजन के लिए, एक वर्तमान स्रोत, वोल्टेज का होना आवश्यक है, जिसके आउटपुट पर वोल्टेज को 0 से एक निश्चित मान में बदला जा सकता है।

इंडक्टेंस और कैपेसिटेंस का अध्ययन करने के लिए, वर्चुअल ध्वनि जनरेटर और ऑसिलोस्कोप का उपयोग करके आवृत्ति प्रतिक्रिया को हटाना आवश्यक है।

गति चयनकर्ता.आइए "ओपन फिजिक्स" (2.6, भाग 2) के एक अन्य कार्यक्रम पर विचार करें, जो आपको मास स्पेक्ट्रोमीटर में गति चयनकर्ता के साथ एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग करने की अनुमति देता है। मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके किसी कण का द्रव्यमान निर्धारित करने के लिए, वेग द्वारा आवेशित कणों का प्रारंभिक चयन करना आवश्यक है। यह उद्देश्य तथाकथित द्वारा पूरा किया जाता है गति चयनकर्ता.

सबसे सरल गति चयनकर्ता में, आवेशित कण पार किए गए सजातीय विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में चलते हैं। एक फ्लैट कैपेसिटर की प्लेटों के बीच एक विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है, और विद्युत चुंबक के अंतराल में एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है। आरंभिक गति υ आवेशित कण सदिशों के लंबवत निर्देशित होते हैं इ और में .

एक आवेशित कण पर दो बलों द्वारा कार्य किया जाता है: विद्युत बल क्यू इ और लोरेंत्ज़ चुंबकीय बल क्यू υ × बी . कुछ शर्तों के तहत, ये बल एक-दूसरे को बिल्कुल संतुलित कर सकते हैं। इस स्थिति में, आवेशित कण समान रूप से और सीधा गति करेगा। संधारित्र से उड़ने के बाद, कण स्क्रीन में एक छोटे से छेद से होकर गुजरेगा।

किसी कण के सरलरेखीय प्रक्षेपवक्र की स्थिति कण के आवेश और द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि केवल उसकी गति पर निर्भर करती है: qE = qυB→υ = ई/बी.

कंप्यूटर मॉडल में, आप विद्युत क्षेत्र की ताकत ई, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के मूल्यों को बदल सकते हैं बीऔर प्रारंभिक कण गति υ . वेग चयन प्रयोग इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, अल्फा कणों और यूरेनियम-235 और यूरेनियम-238 के पूर्ण रूप से आयनित परमाणुओं के लिए किए जा सकते हैं। इस कंप्यूटर मॉडल में कम्प्यूटेशनल प्रयोग निम्नानुसार किया जाता है: छात्रों को सूचित किया जाता है कि कौन सा आवेशित कण गति चयनकर्ता, विद्युत क्षेत्र की ताकत और कण की प्रारंभिक गति में उड़ता है। छात्र उपरोक्त सूत्रों का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की गणना करते हैं। इसके बाद डेटा को प्रोग्राम में डाला जाता है और कण की उड़ान देखी जाती है। यदि कण वेग चयनकर्ता के अंदर क्षैतिज रूप से उड़ता है, तो गणना सही ढंग से की जाती है।

मुफ़्त पैकेज का उपयोग करके अधिक जटिल कम्प्यूटेशनल प्रयोग किए जा सकते हैं "विंडोज़ के लिए मॉडल विज़न"।प्लास्टिक बैग मॉडलविज़नस्टूडियम (एमवीएस)जटिल गतिशील प्रणालियों के शीघ्रता से इंटरैक्टिव विज़ुअल मॉडल बनाने और उनके साथ कम्प्यूटेशनल प्रयोग करने के लिए एक एकीकृत ग्राफिकल शेल है। पैकेज को सेंट पीटर्सबर्ग राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय के तकनीकी साइबरनेटिक्स संकाय के वितरित कंप्यूटिंग और कंप्यूटर नेटवर्क विभाग में प्रायोगिक ऑब्जेक्ट टेक्नोलॉजीज अनुसंधान समूह द्वारा विकसित किया गया था। पैकेज का निःशुल्क संस्करण निःशुल्क उपलब्ध है एमवीएस 3.0 वेबसाइट www.exponenta.ru पर उपलब्ध है। पर्यावरण सिमुलेशन प्रौद्योगिकी एमवीएसएक आभासी प्रयोगशाला बेंच की अवधारणा पर आधारित है। उपयोगकर्ता सिम्युलेटेड सिस्टम के वर्चुअल ब्लॉक को स्टैंड पर रखता है। मॉडल के लिए वर्चुअल ब्लॉक या तो लाइब्रेरी से चुने जाते हैं या उपयोगकर्ता द्वारा फिर से बनाए जाते हैं। प्लास्टिक बैग एमवीएसकम्प्यूटेशनल प्रयोग के मुख्य चरणों को स्वचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है: अध्ययन के तहत वस्तु का गणितीय मॉडल बनाना, मॉडल का एक सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन तैयार करना, मॉडल के गुणों का अध्ययन करना और परिणामों को विश्लेषण के लिए सुविधाजनक रूप में प्रस्तुत करना। अध्ययनाधीन वस्तु सतत, असतत या संकर प्रणालियों के वर्ग से संबंधित हो सकती है। यह पैकेज जटिल भौतिक और तकनीकी प्रणालियों के अध्ययन के लिए सबसे उपयुक्त है।

उदहारण के लिएआइए एक काफी लोकप्रिय समस्या पर विचार करें। मान लीजिए कि एक भौतिक बिंदु को क्षैतिज तल पर एक निश्चित कोण पर फेंका जाता है और वह इस तल से बिल्कुल प्रत्यास्थ रूप से टकराता है। मॉडलिंग पैकेज के डेमो सेट में यह मॉडल लगभग अनिवार्य हो गया है। दरअसल, यह निरंतर व्यवहार (गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में उड़ान) और असतत घटनाओं (उछाल) के साथ एक विशिष्ट संकर प्रणाली है। यह उदाहरण मॉडलिंग के वस्तु-उन्मुख दृष्टिकोण को भी दर्शाता है: वायुमंडल में उड़ने वाली एक गेंद वायुहीन अंतरिक्ष में उड़ने वाली गेंद का वंशज है, और अपनी विशेषताओं को जोड़ते हुए स्वचालित रूप से सभी सामान्य विशेषताओं को प्राप्त करती है।

उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से अंतिम, अंतिम, मॉडलिंग का चरण एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग के परिणामों की प्रस्तुति के रूप का वर्णन करने का चरण है। ये तालिकाएँ, ग्राफ़, सतहें और यहां तक ​​कि एनिमेशन भी हो सकते हैं जो वास्तविक समय में परिणामों को दर्शाते हैं। इस प्रकार, उपयोगकर्ता वास्तव में सिस्टम की गतिशीलता का अवलोकन करता है। चरण स्थान में बिंदु, उपयोगकर्ता द्वारा तैयार किए गए डिज़ाइन तत्व स्थानांतरित हो सकते हैं, रंग योजना बदल सकती है, और उपयोगकर्ता निगरानी कर सकता है, उदाहरण के लिए, स्क्रीन पर हीटिंग या कूलिंग प्रक्रियाएं। मॉडल के सॉफ़्टवेयर कार्यान्वयन के लिए बनाए गए पैकेजों में, विशेष विंडो प्रदान करना संभव है जो आपको कम्प्यूटेशनल प्रयोग के दौरान मापदंडों के मूल्यों को बदलने और परिवर्तनों के परिणामों को तुरंत देखने की अनुमति देता है।

में भौतिक प्रक्रियाओं के दृश्य मॉडलिंग पर बहुत काम किया गया एमवीएसमॉस्को स्टेट पेडागोगिकल यूनिवर्सिटी में आयोजित किया गया। वहां, सामान्य भौतिकी के पाठ्यक्रम के लिए कई आभासी कार्य विकसित किए गए हैं, जो वास्तविक प्रायोगिक स्थापनाओं से जुड़े हो सकते हैं, जो आपको वास्तविक भौतिक प्रक्रिया और दोनों के मापदंडों में वास्तविक समय में परिवर्तन को डिस्प्ले पर देखने की अनुमति देता है। इसके मॉडल के पैरामीटर, इसकी पर्याप्तता को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करते हैं। एक उदाहरण के रूप में, मैं खुली शिक्षा के इंटरनेट पोर्टल पर एक प्रयोगशाला कार्यशाला से यांत्रिकी पर सात प्रयोगशाला कार्यों का हवाला देता हूं, जो विशेषता "भौतिकी शिक्षक" के लिए मौजूदा राज्य शैक्षिक मानकों के अनुरूप हैं: एटवुड मशीन का उपयोग करके रेक्टिलिनियर गति का अध्ययन; गोली की गति मापना; हार्मोनिक कंपन का जोड़; साइकिल के पहिये की जड़ता के क्षण का मापन; किसी कठोर पिंड की घूर्णी गति का अध्ययन; भौतिक पेंडुलम का उपयोग करके मुक्त गिरावट के त्वरण का निर्धारण करना; भौतिक लोलक के मुक्त दोलनों का अध्ययन।

पहले छह आभासी हैं और एक पीसी पर सिम्युलेटेड हैं मॉडलविज़नस्टूडियमफ्री, और बाद वाले में एक आभासी संस्करण और दो वास्तविक दोनों हैं। एक में, दूरस्थ शिक्षा के लिए, छात्र को स्वतंत्र रूप से एक बड़े पेपर क्लिप और एक इरेज़र से एक पेंडुलम बनाना होगा और, इसे बिना गेंद के कंप्यूटर माउस के शाफ्ट के नीचे लटकाकर, एक पेंडुलम प्राप्त करना होगा, जिसके विक्षेपण का कोण पढ़ा जाएगा एक विशेष कार्यक्रम द्वारा और प्रयोग के परिणामों को संसाधित करते समय छात्र द्वारा इसका उपयोग किया जाना चाहिए। यह दृष्टिकोण प्रायोगिक कार्य के लिए आवश्यक कुछ कौशलों का अभ्यास केवल पीसी पर करने की अनुमति देता है, और बाकी - उपलब्ध वास्तविक उपकरणों के साथ और उपकरणों तक दूरस्थ पहुंच के साथ काम करते समय। एक अन्य विकल्प में, सामान्य और प्रायोगिक भौतिकी विभाग, भौतिकी संकाय, मॉस्को स्टेट पेडागोगिकल यूनिवर्सिटी की कार्यशाला में प्रयोगशाला कार्य करने के लिए पूर्णकालिक छात्रों को घर पर तैयार करने के उद्देश्य से, छात्र एक प्रयोगात्मक सेटअप के साथ काम करने में कौशल का अभ्यास करता है। आभासी मॉडल, और प्रयोगशाला में एक विशिष्ट वास्तविक सेटअप पर और उसके आभासी मॉडल के साथ एक प्रयोग आयोजित करता है। साथ ही, वह ऑप्टिकल स्केल और स्टॉपवॉच के रूप में पारंपरिक माप उपकरणों के साथ-साथ अधिक सटीक और तेज़-अभिनय साधनों का उपयोग करता है - ऑप्टिकल माउस और कंप्यूटर टाइमर पर आधारित विस्थापन सेंसर। एक ही घटना के सभी तीन अभ्यावेदन (पारंपरिक, कंप्यूटर और मॉडल से जुड़े इलेक्ट्रॉनिक सेंसर की मदद से परिष्कृत) की एक साथ तुलना हमें मॉडल की पर्याप्तता की सीमा के बारे में निष्कर्ष निकालने की अनुमति देती है जब कंप्यूटर मॉडलिंग डेटा कुछ समय बाद शुरू होता है वास्तविक इंस्टॉलेशन पर फिल्माए गए रीडिंग से अधिक से अधिक भिन्न होने के लिए।

उपरोक्त भौतिक कंप्यूटिंग प्रयोग में कंप्यूटर का उपयोग करने की संभावनाओं को समाप्त नहीं करता है। इसलिए एक रचनात्मक शिक्षक और उसके छात्रों के लिए आभासी और वास्तविक भौतिक प्रयोगों के क्षेत्र में हमेशा अप्रयुक्त अवसर रहेंगे।

यदि आपके पास विभिन्न प्रकार के भौतिक कंप्यूटर प्रयोगों पर कोई टिप्पणी या सुझाव है, तो कृपया मुझे यहां लिखें:

एक आधुनिक कंप्यूटर के कई उपयोग हैं। उनमें से, जैसा कि आप जानते हैं, सूचना प्रक्रियाओं को स्वचालित करने के साधन के रूप में कंप्यूटर की क्षमताओं का विशेष महत्व है। लेकिन इसकी क्षमताएं भी कम महत्वपूर्ण नहीं हैं औजारप्रायोगिक कार्य करना और उसके परिणामों का विश्लेषण करना।

कम्प्यूटेशनल प्रयोगविज्ञान में लंबे समय से जाना जाता है। "कलम की नोक पर" नेपच्यून ग्रह की खोज को याद करें। अक्सर वैज्ञानिक अनुसंधान के नतीजे तभी विश्वसनीय माने जाते हैं जब उन्हें गणितीय मॉडल के रूप में प्रस्तुत किया जा सके और गणितीय गणनाओं द्वारा पुष्टि की जा सके। इसके अलावा, यह न केवल भौतिकी पर लागू होता है

या तकनीकी डिज़ाइन, लेकिन समाजशास्त्र, भाषा विज्ञान, विपणन - पारंपरिक रूप से मानवीय विषय गणित से बहुत दूर हैं।

कम्प्यूटेशनल प्रयोग अनुभूति की एक सैद्धांतिक विधि है। इस पद्धति का विकास है संख्यात्मक मॉडलिंग- एक अपेक्षाकृत नई वैज्ञानिक पद्धति जो कंप्यूटर के आगमन के कारण व्यापक हो गई है।

संख्यात्मक मॉडलिंग का अभ्यास और वैज्ञानिक अनुसंधान दोनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

उदाहरण।गणितीय मॉडल के निर्माण और माप उपकरणों से आने वाले लगातार बदलते डेटा पर विभिन्न प्रकार की गणना किए बिना, स्वचालित उत्पादन लाइनों, ऑटोपायलट, ट्रैकिंग स्टेशनों और स्वचालित डायग्नोस्टिक सिस्टम का संचालन असंभव है। इसके अलावा, सिस्टम की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, गणना वास्तविक समय में की जानी चाहिए, और उनकी त्रुटियां प्रतिशत के लाखोंवें हिस्से तक हो सकती हैं।

उदाहरण।एक आधुनिक खगोलशास्त्री को अक्सर दूरबीन की ऐपिस पर नहीं, बल्कि कंप्यूटर डिस्प्ले के सामने देखा जा सकता है। और न केवल एक सिद्धांतकार, बल्कि एक पर्यवेक्षक भी। खगोल विज्ञान एक असामान्य विज्ञान है। वह, एक नियम के रूप में, अनुसंधान वस्तुओं के साथ सीधे प्रयोग नहीं कर सकती है। खगोलशास्त्री विभिन्न प्रकार के विकिरण (विद्युत चुम्बकीय, गुरुत्वाकर्षण, न्यूट्रिनो या ब्रह्मांडीय किरण प्रवाह) पर केवल "जासूसी" और "छिपकली" करते हैं। इसका मतलब यह है कि आपको अवलोकनों से यथासंभव अधिक जानकारी निकालना और इन अवलोकनों का वर्णन करने वाली परिकल्पनाओं का परीक्षण करने के लिए गणना में उन्हें पुन: पेश करना सीखना होगा। अन्य विज्ञानों की तरह, खगोल विज्ञान में कंप्यूटर के अनुप्रयोग अत्यंत विविध हैं। इसमें अवलोकनों का स्वचालन और उनके परिणामों का प्रसंस्करण शामिल है (खगोलविद छवियों को ऐपिस में नहीं, बल्कि विशेष उपकरणों से जुड़े मॉनिटर पर देखते हैं)। बड़े कैटलॉग (तारे, वर्णक्रमीय विश्लेषण, रासायनिक यौगिक, आदि) के साथ काम करने के लिए भी कंप्यूटर की आवश्यकता होती है।

उदाहरण।हर कोई "चाय के प्याले में तूफान" की अभिव्यक्ति जानता है। तूफान जैसी जटिल हाइड्रोडायनामिक प्रक्रिया का विस्तार से अध्ययन करने के लिए, परिष्कृत संख्यात्मक मॉडलिंग विधियों का उपयोग करना आवश्यक है। इसलिए, बड़े जल-मौसम विज्ञान केंद्रों में शक्तिशाली कंप्यूटर होते हैं: कंप्यूटर प्रोसेसर क्रिस्टल में "तूफान चल रहा है"।

भले ही आप बहुत जटिल गणनाएं नहीं कर रहे हैं, लेकिन आपको उन्हें लाखों बार दोहराने की आवश्यकता है, प्रोग्राम को एक बार लिखना बेहतर है, और कंप्यूटर इसे जितनी बार आवश्यक हो उतनी बार दोहराएगा (सीमा, निश्चित रूप से होगी) कंप्यूटर की गति)

संख्यात्मक मॉडलिंग एक स्वतंत्र शोध पद्धति हो सकती है जब केवल कुछ संकेतकों के मूल्य रुचि के होते हैं (उदाहरण के लिए, उत्पादन की लागत या आकाशगंगा का अभिन्न स्पेक्ट्रम), लेकिन अधिक बार यह कंप्यूटर के निर्माण के साधनों में से एक के रूप में कार्य करता है शब्द के व्यापक अर्थ में मॉडल।

ऐतिहासिक रूप से, कंप्यूटर मॉडलिंग पर पहला काम भौतिकी से संबंधित था, जहां संख्यात्मक मॉडलिंग का उपयोग करके हाइड्रोलिक्स, निस्पंदन, गर्मी हस्तांतरण और गर्मी विनिमय, ठोस यांत्रिकी आदि की समस्याओं की एक पूरी श्रेणी को हल किया गया था, जो मुख्य रूप से जटिल गैर-रेखीय समस्याओं का समाधान था गणितीय भौतिकी का और, संक्षेप में, निश्चित रूप से, गणितीय मॉडलिंग था। भौतिकी में गणितीय मॉडलिंग की सफलताओं ने रसायन विज्ञान, विद्युत ऊर्जा इंजीनियरिंग और जीव विज्ञान में समस्याओं के विस्तार में योगदान दिया, और मॉडलिंग योजनाएं एक दूसरे से बहुत अलग नहीं थीं। मॉडलिंग के आधार पर हल की गई समस्याओं की जटिलता केवल उपलब्ध कंप्यूटरों की शक्ति तक ही सीमित थी। इस प्रकार की मॉडलिंग आज भी व्यापक है। इसके अलावा, संख्यात्मक मॉडलिंग के विकास के दौरान, सबरूटीन्स और फ़ंक्शंस की पूरी लाइब्रेरी जमा हो गई है जो एप्लिकेशन को सुविधाजनक बनाती है और मॉडलिंग क्षमताओं का विस्तार करती है। और फिर भी, वर्तमान में, "कंप्यूटर मॉडलिंग" की अवधारणा आमतौर पर मौलिक प्राकृतिक विज्ञान विषयों से नहीं जुड़ी है, बल्कि मुख्य रूप से साइबरनेटिक्स के दृष्टिकोण से जटिल प्रणालियों के सिस्टम विश्लेषण के साथ जुड़ी हुई है (अर्थात, प्रबंधन, स्व-सरकार के दृष्टिकोण से) , स्व-संगठन)। और अब कंप्यूटर मॉडलिंग का व्यापक रूप से जीव विज्ञान, मैक्रोइकॉनॉमिक्स, स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों के निर्माण आदि में उपयोग किया जाता है।

उदाहरण।पिछले पैराग्राफ में वर्णित पियाजे के प्रयोग को याद करें। बेशक, यह वास्तविक वस्तुओं के साथ नहीं, बल्कि डिस्प्ले स्क्रीन पर एक एनिमेटेड छवि के साथ किया जा सकता है। लेकिन खिलौनों की गतिविधि को नियमित फिल्म पर फिल्माया जा सकता है और टीवी पर दिखाया जा सकता है। क्या इस मामले में कंप्यूटर के उपयोग को कंप्यूटर सिमुलेशन कहना उचित है?

उदाहरण। ऊर्ध्वाधर रूप से ऊपर की ओर या क्षितिज के कोण पर फेंके गए किसी पिंड की उड़ान का एक मॉडल, उदाहरण के लिए, समय के फलन के रूप में पिंड की ऊंचाई का एक ग्राफ है। आप इसे बना सकते हैं

ए) कागज की एक शीट पर, बिंदीदार;

बी) एक ग्राफिक संपादक में समान बिंदुओं पर;

ग) एक व्यावसायिक ग्राफ़िक्स प्रोग्राम का उपयोग करना, उदाहरण के लिए, में
स्प्रेडशीट;

घ) एक प्रोग्राम लिखकर जो न केवल प्रदर्शित करता है
घाव उड़ान पथ, लेकिन आपको अलग सेट करने की भी अनुमति देता है
कोई प्रारंभिक डेटा (झुकाव का कोण, प्रारंभिक गति
विकास)।

आप विकल्प बी को कंप्यूटर मॉडल क्यों नहीं कहना चाहते, लेकिन विकल्प सी) और डी) इस नाम से पूरी तरह मेल खाते हैं?

अंतर्गत कंप्यूटर मॉडलअक्सर एक प्रोग्राम (या एक प्रोग्राम प्लस एक विशेष उपकरण) को संदर्भित करता है जो किसी विशिष्ट वस्तु की विशेषताओं और व्यवहार की नकल प्रदान करता है। इस प्रोग्राम के परिणाम को कंप्यूटर मॉडल भी कहा जाता है।

विशिष्ट साहित्य में, "कंप्यूटर मॉडल" शब्द को अधिक सख्ती से इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

किसी वस्तु या वस्तुओं की कुछ प्रणाली (प्रक्रियाओं, घटनाओं) की एक पारंपरिक छवि, जिसे परस्पर जुड़े कंप्यूटर टेबल, फ़्लोचार्ट, आरेख, ग्राफ़, चित्र, एनीमेशन टुकड़े, हाइपरटेक्स्ट इत्यादि का उपयोग करके वर्णित किया गया है, और संरचना (तत्व और उनके बीच संबंध) प्रदर्शित किया गया है। ) वस्तु का. इस प्रकार के कंप्यूटर मॉडल कहलाते हैं संरचनात्मक और कार्यात्मक;

एक अलग कार्यक्रम या कार्यक्रमों का एक सेट जो गणना के अनुक्रम और उनके परिणामों के ग्राफिकल प्रदर्शन का उपयोग करके, किसी वस्तु के कामकाज की प्रक्रियाओं को पुन: उत्पन्न (अनुकरण) करने की अनुमति देता है, जो उस पर विभिन्न, आमतौर पर यादृच्छिक, कारकों के प्रभाव के अधीन होता है। . ऐसे मॉडल कहलाते हैं नकल।

कंप्यूटर मॉडल सरल या जटिल हो सकते हैं। जब आप प्रोग्रामिंग सीख रहे थे या अपना डेटाबेस बना रहे थे तो आपने कई बार सरल मॉडल बनाए हैं। त्रि-आयामी ग्राफ़िक्स प्रणालियों, विशेषज्ञ प्रणालियों और स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों में, बहुत जटिल कंप्यूटर मॉडल बनाए और उपयोग किए जाते हैं।

उदाहरण।कंप्यूटर का उपयोग करके मानव गतिविधि का एक मॉडल बनाने का विचार नया नहीं है, और गतिविधि का ऐसा क्षेत्र खोजना मुश्किल है जिसमें इसका प्रयास न किया गया हो। विशेषज्ञ प्रणालियाँ कंप्यूटर प्रोग्राम हैं जो ज्ञान का आधार बनाने वाले संचित ज्ञान के आधार पर किसी भी विषय क्षेत्र में समस्याओं को हल करते समय मानव विशेषज्ञ के कार्यों का अनुकरण करते हैं। ईएस मानसिक गतिविधि के मॉडलिंग की समस्या का समाधान करता है। मॉडलों की जटिलता के कारण, ईएस के विकास में आमतौर पर कई साल लग जाते हैं।

आधुनिक विशेषज्ञ प्रणालियों में, ज्ञान के आधार के अलावा, एक पूर्ववर्ती आधार भी होता है - उदाहरण के लिए, वास्तविक लोगों के सर्वेक्षण के परिणाम और उनकी गतिविधियों की बाद की सफलता/असफलता के बारे में जानकारी। उदाहरण के लिए, न्यूयॉर्क पुलिस विशेषज्ञ प्रणाली का पूर्ववर्ती आधार 786 है 000 लोग, हॉबी सेंटर (उद्यम में कार्मिक नीति) - 512 000 लोग, और इस केंद्र के विशेषज्ञों के अनुसार, उनके द्वारा विकसित ईएस ने अपेक्षित सटीकता के साथ तभी काम करना शुरू किया जब आधार पार हो गया 200 000 यार, इसे बनाने में 6 साल लग गए।

उदाहरण।कंप्यूटर ग्राफिक्स के निर्माण में प्रगति सरल हाफ़टोन छवियों के साथ त्रि-आयामी मॉडल की वायरफ्रेम छवियों से लेकर आधुनिक यथार्थवादी चित्रों तक आगे बढ़ी है जो कला के उदाहरण हैं। यह मॉडलिंग वातावरण को अधिक सटीक रूप से परिभाषित करने में सफलता के परिणामस्वरूप हुआ। पारदर्शिता, प्रतिबिंब, छाया, प्रकाश पैटर्न और सतह के गुण ऐसे कुछ क्षेत्र हैं जहां अनुसंधान दल कड़ी मेहनत कर रहे हैं, और अधिक यथार्थवादी कृत्रिम छवियां बनाने के लिए लगातार नए एल्गोरिदम के साथ आ रहे हैं। आज, इन विधियों का उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले एनीमेशन बनाने के लिए भी किया जाता है।

व्यावहारिक आवश्यकताएँ वीकंप्यूटर मॉडलिंग हार्डवेयर डेवलपर्स के लिए चुनौतियां खड़ी करता है कोषकंप्यूटर। यही है, विधि न केवल नए और के उद्भव को सक्रिय रूप से प्रभावित करती है नये कार्यक्रमलेकिन औरपर विकासतकनीकी साधन.

उदाहरण।कंप्यूटर होलोग्राफी की चर्चा सबसे पहले 80 के दशक में हुई थी। इसलिए, कंप्यूटर-सहायता प्राप्त डिज़ाइन प्रणालियों में, भौगोलिक सूचना प्रणालियों में, रुचि की किसी वस्तु को न केवल त्रि-आयामी रूप में देखने में सक्षम होना, बल्कि इसे एक होलोग्राम के रूप में प्रस्तुत करना अच्छा होगा जिसे घुमाया जा सकता है , झुका और उसके अंदर देखा। वास्तविक अनुप्रयोगों में उपयोगी होलोग्राफिक छवि बनाने के लिए, आपको इसकी आवश्यकता है

होलोग्राफिक

चित्रों

पिक्सेल की विशाल संख्या के साथ प्रदर्शित - एक अरब तक। अब इस तरह का काम सक्रिय रूप से चल रहा है. होलोग्राफिक डिस्प्ले के विकास के साथ-साथ, "वास्तविकता प्रतिस्थापन" नामक सिद्धांत के आधार पर त्रि-आयामी वर्कस्टेशन बनाने पर काम जोरों पर है। इस शब्द के पीछे उन सभी प्राकृतिक और सहज तरीकों के व्यापक उपयोग का विचार है जो एक व्यक्ति प्राकृतिक (भौतिक-ऊर्जा) मॉडल के साथ बातचीत करते समय उपयोग करता है, लेकिन साथ ही उनका उपयोग करके उनके व्यापक सुधार और विकास पर जोर दिया जाता है। डिजिटल सिस्टम की अद्वितीय क्षमताएं। उदाहरण के लिए, यह उम्मीद की जाती है कि इशारों और स्पर्शों का उपयोग करके वास्तविक समय में कंप्यूटर होलोग्राम में हेरफेर और बातचीत करना संभव होगा।

कंप्यूटर मॉडलिंग में निम्नलिखित हैं फायदे:

दृश्यता प्रदान करता है;

उपयोग के लिए उपलब्ध।

कंप्यूटर मॉडलिंग का मुख्य लाभ यह है कि यह न केवल निरीक्षण करने की अनुमति देता है, बल्कि कुछ विशेष परिस्थितियों में किसी प्रयोग के परिणाम की भविष्यवाणी भी करता है। इस अवसर के लिए धन्यवाद, इस पद्धति को जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान, समाजशास्त्र, पारिस्थितिकी, भौतिकी, अर्थशास्त्र और ज्ञान के कई अन्य क्षेत्रों में आवेदन मिला है।

शिक्षण में कंप्यूटर सिमुलेशन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विशेष कार्यक्रमों का उपयोग करके, आप सूक्ष्म जगत की घटना और खगोलीय आयामों वाली दुनिया, परमाणु और क्वांटम भौतिकी की घटना, पौधों के विकास और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में पदार्थों के परिवर्तन जैसी घटनाओं के मॉडल देख सकते हैं।

कई व्यवसायों में विशेषज्ञों का प्रशिक्षण, विशेष रूप से हवाई यातायात नियंत्रक, पायलट, परमाणु और बिजली संयंत्र डिस्पैचर, कंप्यूटर-नियंत्रित सिमुलेटर का उपयोग करके किया जाता है जो आपातकालीन स्थितियों सहित वास्तविक स्थितियों का अनुकरण करते हैं।

यदि आवश्यक वास्तविक उपकरण और उपकरण उपलब्ध नहीं हैं या यदि समस्या को हल करने के लिए जटिल गणितीय तरीकों और श्रम-गहन गणनाओं के उपयोग की आवश्यकता होती है, तो प्रयोगशाला का काम कंप्यूटर पर किया जा सकता है।

कंप्यूटर मॉडलिंग अध्ययन किए जा रहे भौतिक, रासायनिक, जैविक और सामाजिक कानूनों को "पुनर्जीवित" करना और मॉडल के साथ कई प्रयोग करना संभव बनाता है। लेकिन हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि ये सभी प्रयोग बहुत सशर्त प्रकृति के हैं और इनका शैक्षिक मूल्य भी बहुत सशर्त है।

उदाहरण। परमाणु क्षय प्रतिक्रिया के व्यावहारिक उपयोग से पहले, परमाणु भौतिकविदों को विकिरण के खतरों के बारे में पता नहीं था, लेकिन "उपलब्धियों" (हिरोशिमा और नागासाकी) के पहले बड़े पैमाने पर उपयोग ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि विकिरण कैसे होता है

सी इंसानों के लिए खतरनाक है. भौतिक विज्ञानी परमाणु विद्युत से शुरुआत करते हैं-

स्टेशनों पर, मानवता को लंबे समय तक विकिरण के खतरों के बारे में पता नहीं चला होगा। पिछली सदी की शुरुआत में रसायनज्ञों की उपलब्धि - सबसे शक्तिशाली कीटनाशक डीडीटी - को काफी लंबे समय तक मनुष्यों के लिए बिल्कुल सुरक्षित माना जाता था -

शक्तिशाली आधुनिक प्रौद्योगिकियों के उपयोग, व्यापक प्रतिकृति और गलत सॉफ़्टवेयर उत्पादों के विचारहीन उपयोग के संदर्भ में, वास्तविकता के कंप्यूटर मॉडल की पर्याप्तता जैसे अत्यधिक विशिष्ट मुद्दे महत्वपूर्ण सार्वभौमिक महत्व प्राप्त कर सकते हैं।

कंप्यूटर प्रयोग- यह प्राकृतिक या सामाजिक घटनाओं के बजाय पैटर्न का अध्ययन करने का एक उपकरण है।

इसलिए, एक कंप्यूटर प्रयोग के साथ-साथ, एक पूर्ण पैमाने पर प्रयोग हमेशा किया जाना चाहिए ताकि शोधकर्ता, अपने परिणामों की तुलना करके, संबंधित मॉडल की गुणवत्ता, घटना के सार की हमारी समझ की गहराई का मूल्यांकन कर सके। घटना।

प्रसव. यह मत भूलो कि भौतिकी, जीव विज्ञान, खगोल विज्ञान, कंप्यूटर विज्ञान वास्तविक दुनिया के बारे में विज्ञान हैं, न कि आभासी वास्तविकता के बारे में।

वैज्ञानिक अनुसंधान में, मौलिक और व्यावहारिक रूप से उन्मुख (लागू) दोनों में, एक कंप्यूटर अक्सर प्रयोगात्मक कार्य के लिए एक आवश्यक उपकरण के रूप में कार्य करता है।

एक कंप्यूटर प्रयोग अक्सर इससे जुड़ा होता है:

जटिल गणितीय गणनाओं के साथ (संख्या
रैखिक मॉडलिंग);

दृश्य और/या गतिशील के निर्माण और अध्ययन के साथ
माइक मॉडल (कंप्यूटर मॉडलिंग)।

अंतर्गत कंप्यूटर मॉडलइसे एक प्रोग्राम (या एक विशेष उपकरण के साथ संयोजन में एक प्रोग्राम) के रूप में समझा जाता है जो एक निश्चित वस्तु की विशेषताओं और व्यवहार का अनुकरण प्रदान करता है, साथ ही ग्राफिक छवियों (निश्चित या गतिशील) के रूप में इस प्रोग्राम के निष्पादन का परिणाम प्रदान करता है। ), संख्यात्मक मान, तालिकाएँ, आदि।

संरचनात्मक-कार्यात्मक और सिमुलेशन कंप्यूटर मॉडल हैं।

संरचनात्मक-कार्यात्मकएक कंप्यूटर मॉडल किसी वस्तु या वस्तुओं की कुछ प्रणाली (प्रक्रियाओं, घटनाओं) की एक पारंपरिक छवि है, जिसे इंटरकनेक्टेड कंप्यूटर टेबल, फ़्लोचार्ट, आरेख, ग्राफ़, चित्र, एनीमेशन टुकड़े, हाइपरटेक्स्ट इत्यादि का उपयोग करके वर्णित किया जाता है, और की संरचना को प्रदर्शित किया जाता है। वस्तु या उसका व्यवहार.

एक कंप्यूटर सिमुलेशन मॉडल एक अलग प्रोग्राम या सॉफ्टवेयर पैकेज है जो गणना के अनुक्रम और उनके परिणामों के ग्राफिकल प्रदर्शन का उपयोग करके, किसी वस्तु की कामकाजी प्रक्रियाओं को पुन: पेश (अनुकरण) करने की अनुमति देता है, जो उस पर विभिन्न यादृच्छिक कारकों के प्रभाव के अधीन है।

कंप्यूटर मॉडलिंग किसी सिस्टम (अक्सर एक जटिल प्रणाली) के कंप्यूटर मॉडल के उपयोग के आधार पर विश्लेषण या संश्लेषण की समस्या को हल करने की एक विधि है।

कंप्यूटर मॉडलिंग के लाभक्या वह यह है:

आपको न केवल निरीक्षण करने की अनुमति देता है, बल्कि कुछ विशेष परिस्थितियों में प्रयोग के परिणाम की भविष्यवाणी करने की भी अनुमति देता है;

आपको किसी भी सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई घटनाओं का अनुकरण और अध्ययन करने की अनुमति देता है;

यह पर्यावरण के अनुकूल है और प्रकृति और मनुष्यों के लिए खतरा पैदा नहीं करता है;

दृश्यता प्रदान करता है;

उपयोग के लिए उपलब्ध।

कंप्यूटर मॉडलिंग पद्धति ने जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान, समाजशास्त्र, पारिस्थितिकी, भौतिकी, अर्थशास्त्र, भाषा विज्ञान, कानून और ज्ञान के कई अन्य क्षेत्रों में आवेदन पाया है।

कंप्यूटर मॉडलिंग का व्यापक रूप से विशेषज्ञों की शिक्षा, प्रशिक्षण और पुनर्प्रशिक्षण में उपयोग किया जाता है:

खगोलीय आयामों के साथ सूक्ष्म जगत और दुनिया की घटनाओं के मॉडल के दृश्य प्रतिनिधित्व के लिए;

जीवित और निर्जीव प्रकृति की दुनिया में होने वाली प्रक्रियाओं का अनुकरण करना

आपातकालीन स्थितियों सहित जटिल प्रणालियों के प्रबंधन की वास्तविक स्थितियों का अनुकरण करना;

आवश्यक उपकरण और यंत्र उपलब्ध न होने पर प्रयोगशाला कार्य करना;

समस्याओं को हल करने के लिए, यदि जटिल गणितीय तरीकों और श्रम-गहन गणनाओं के उपयोग की आवश्यकता होती है।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि यह वस्तुनिष्ठ वास्तविकता नहीं है जो कंप्यूटर पर आधारित है, बल्कि इसके बारे में हमारे सैद्धांतिक विचार हैं। कंप्यूटर मॉडलिंग का उद्देश्य गणितीय और अन्य वैज्ञानिक मॉडल हैं, न कि वास्तविक वस्तुएं, प्रक्रियाएं और घटनाएं।

कंप्यूटर प्रयोग- यह प्राकृतिक या सामाजिक घटनाओं के बजाय पैटर्न का अध्ययन करने का एक उपकरण है।

कंप्यूटर मॉडलिंग के किसी भी परिणाम की सटीकता का मानदंड एक पूर्ण पैमाने (भौतिक, रासायनिक, सामाजिक) प्रयोग था और रहेगा। वैज्ञानिक और व्यावहारिक अनुसंधान में, एक कंप्यूटर प्रयोग केवल प्राकृतिक प्रयोग के साथ ही हो सकता है, ताकि शोधकर्ता तुलना कर सके

उनके परिणामों का विश्लेषण करके, मैं मॉडल की गुणवत्ता और प्राकृतिक घटनाओं के सार की हमारी समझ की गहराई का मूल्यांकन कर सकता हूं।

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि भौतिकी, जीव विज्ञान, खगोल विज्ञान, अर्थशास्त्र, कंप्यूटर विज्ञान वास्तविक दुनिया के बारे में विज्ञान हैं, न कि वास्तविक दुनिया के बारे में।
आभासी वास्तविकता।

अभ्यास 1

वर्ड प्रोसेसर में लिखे और ईमेल द्वारा भेजे गए पत्र को शायद ही कोई कंप्यूटर मॉडल कहेगा।

पाठ संपादक अक्सर आपको न केवल सामान्य दस्तावेज़ (पत्र, लेख, रिपोर्ट) बनाने की अनुमति देते हैं, बल्कि दस्तावेज़ टेम्पलेट भी बनाते हैं जिसमें स्थायी जानकारी होती है जिसे उपयोगकर्ता बदल नहीं सकता है, ऐसे डेटा फ़ील्ड होते हैं जो उपयोगकर्ता द्वारा भरे जाते हैं, और वहाँ हैं वे फ़ील्ड जिनमें दर्ज किए गए डेटा के आधार पर गणना की जाती है। क्या ऐसे पैटर्न को कंप्यूटर मॉडल माना जा सकता है? यदि हां, तो इस मामले में मॉडलिंग का उद्देश्य क्या है और ऐसा मॉडल बनाने का उद्देश्य क्या है?

कार्य 2

आप जानते हैं कि डेटाबेस बनाने से पहले, आपको सबसे पहले एक डेटा मॉडल बनाना होगा। आप यह भी जानते हैं कि एल्गोरिदम गतिविधि का एक मॉडल है।

डेटा मॉडल और एल्गोरिदम दोनों अक्सर कंप्यूटर कार्यान्वयन को ध्यान में रखकर विकसित किए जाते हैं। क्या यह कहना उचित है कि किसी बिंदु पर वे एक कंप्यूटर मॉडल बन जाते हैं, और यदि हां, तो ऐसा कब होता है?

टिप्पणी।"कंप्यूटर मॉडल" की परिभाषा के विरुद्ध अपने उत्तर की जाँच करें।

कार्य 3

किसी भौतिक घटना का अनुकरण करने वाले प्रोग्राम को विकसित करने के उदाहरण का उपयोग करके कंप्यूटर मॉडल के निर्माण के चरणों का वर्णन करें।

कार्य 4

उदाहरण दीजिए कि कब कंप्यूटर मॉडलिंग से वास्तविक लाभ हुआ और कब इसके अवांछनीय परिणाम हुए। इस विषय पर एक रिपोर्ट तैयार करें.

कंप्यूटर मॉडलिंग - कंप्यूटर में ज्ञान प्रस्तुत करने का आधार। नई जानकारी उत्पन्न करने के लिए कंप्यूटर मॉडलिंग किसी भी जानकारी का उपयोग करता है जिसे कंप्यूटर का उपयोग करके अद्यतन किया जा सकता है। मॉडलिंग की प्रगति कंप्यूटर मॉडलिंग सिस्टम के विकास से जुड़ी है, और सूचना प्रौद्योगिकी में प्रगति कंप्यूटर पर मॉडलिंग के अनुभव को अद्यतन करने के साथ, मॉडल, विधियों और सॉफ्टवेयर सिस्टम के बैंकों के निर्माण से जुड़ी है जो नए मॉडल के संग्रह की अनुमति देते हैं। बैंक मॉडल से.

एक प्रकार का कंप्यूटर मॉडलिंग एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग है, यानी, एक प्रयोगकर्ता द्वारा एक प्रयोगात्मक उपकरण - एक कंप्यूटर, कंप्यूटर वातावरण, प्रौद्योगिकी का उपयोग करके अध्ययन के तहत सिस्टम या प्रक्रिया पर किया गया एक प्रयोग।

एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग एक नया उपकरण, वैज्ञानिक ज्ञान की एक विधि, एक नई तकनीक बनता जा रहा है, जिसका कारण सिस्टम के रैखिक गणितीय मॉडल (जिसके लिए अनुसंधान विधियां और सिद्धांत काफी प्रसिद्ध या विकसित हैं) के अध्ययन से आगे बढ़ने की बढ़ती आवश्यकता है। प्रणालियों के जटिल और अरेखीय गणितीय मॉडल का अध्ययन (जिसका विश्लेषण कहीं अधिक कठिन है)। मोटे तौर पर कहें तो, हमारे आसपास की दुनिया के बारे में हमारा ज्ञान रैखिक है, लेकिन हमारे आसपास की दुनिया में प्रक्रियाएं अरेखीय हैं।

एक कम्प्यूटेशनल प्रयोग आपको नए पैटर्न खोजने, परिकल्पनाओं का परीक्षण करने, घटनाओं के पाठ्यक्रम की कल्पना करने आदि की अनुमति देता है।

नए डिज़ाइन विकास को जीवन देने, उत्पादन में नए तकनीकी समाधान पेश करने या नए विचारों का परीक्षण करने के लिए एक प्रयोग की आवश्यकता है। हाल के दिनों में, इस तरह का प्रयोग या तो प्रयोगशाला स्थितियों में विशेष रूप से इसके लिए बनाए गए प्रतिष्ठानों पर किया जा सकता है, या सीटू में, यानी उत्पाद के वास्तविक नमूने पर, इसे सभी प्रकार के परीक्षणों के अधीन किया जा सकता है।

कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, एक नई अनूठी शोध पद्धति सामने आई है - एक कंप्यूटर प्रयोग। एक कंप्यूटर प्रयोग में एक मॉडल के साथ काम करने का एक निश्चित क्रम, कंप्यूटर मॉडल पर लक्षित उपयोगकर्ता क्रियाओं का एक सेट शामिल होता है।

चरण 4. सिमुलेशन परिणामों का विश्लेषण।

अंतिम लक्ष्य मॉडलिंग - एक निर्णय लेना जो प्राप्त परिणामों के व्यापक विश्लेषण के आधार पर किया जाना चाहिए। यह चरण निर्णायक है - या तो आप शोध जारी रखें या इसे समाप्त करें। शायद आप अपेक्षित परिणाम जानते हैं, तो आपको प्राप्त और अपेक्षित परिणामों की तुलना करने की आवश्यकता है। यदि कोई मेल है तो आप निर्णय लेने में सक्षम होंगे।

समाधान विकसित करने का आधार परीक्षण और प्रयोगों के परिणाम हैं। यदि परिणाम कार्य के लक्ष्यों के अनुरूप नहीं हैं, तो इसका मतलब है कि पिछले चरणों में गलतियाँ की गई थीं। यह या तो सूचना मॉडल का अत्यधिक सरलीकृत निर्माण हो सकता है, या मॉडलिंग पद्धति या वातावरण का असफल विकल्प, या मॉडल बनाते समय तकनीकी तकनीकों का उल्लंघन हो सकता है। यदि ऐसी त्रुटियों की पहचान की जाती है, तो यह आवश्यक है मॉडल समायोजन , यानी पिछले चरणों में से एक पर वापस लौटें। प्रक्रिया खुद को दोहराता है जब तक प्रयोग के नतीजे जवाब न दे दें लक्ष्य मॉडलिंग. मुख्य बात यह है कि हमेशा याद रखें: पहचानी गई त्रुटि भी एक परिणाम है। जैसा कि लोकप्रिय ज्ञान कहता है, आप गलतियों से सीखते हैं।

सिमुलेशन कार्यक्रम

ANSYS- सार्वभौमिक परिमित तत्व सॉफ्टवेयर प्रणाली ( फेम) विश्लेषण, जो पिछले 30 वर्षों से विद्यमान और विकसित हो रहा है, कंप्यूटर इंजीनियरिंग के क्षेत्र में विशेषज्ञों के बीच काफी लोकप्रिय है ( सीएई, कंप्यूटर-एडेड इंजीनियरिंग) और एक विकृत ठोस और संरचनात्मक यांत्रिकी के यांत्रिकी के रैखिक और गैर-रेखीय, स्थिर और गैर-स्थिर स्थानिक समस्याओं के एफई समाधान (संरचनात्मक तत्वों के संपर्क संपर्क की गैर-स्थिर ज्यामितीय और शारीरिक रूप से गैर-रेखीय समस्याओं सहित), द्रव और गैस यांत्रिकी की समस्याएं , गर्मी हस्तांतरण और गर्मी विनिमय, इलेक्ट्रोडायनामिक्स, ध्वनिकी, साथ ही युग्मित क्षेत्रों के यांत्रिकी। कुछ औद्योगिक अनुप्रयोगों में, मॉडलिंग और विश्लेषण महंगे और समय लेने वाले डिज़ाइन-निर्माण-परीक्षण विकास चक्र से बच सकते हैं। सिस्टम एक ज्यामितीय कर्नेल के आधार पर संचालित होता है पैरासॉलिड .

AnyLogic - सॉफ़्टवेयरके लिए सिमुलेशन मॉडलिंग जटिल प्रणालियाँऔर प्रक्रियाओं, विकसित रूसीएक्सजे टेक्नोलॉजीज द्वारा ( अंग्रेज़ी एक्सजे प्रौद्योगिकियों). कार्यक्रम है ग्राफ़िकल उपयोगकर्ता वातावरणऔर आपको उपयोग करने की अनुमति देता है जावा भाषामॉडल विकास के लिए .

AnyLogic मॉडल किसी भी मुख्य सिमुलेशन प्रतिमान पर आधारित हो सकते हैं: असतत घटना अनुकरण, सिस्टम की गतिशीलता, और एजेंट-आधारित मॉडलिंग.

सिस्टम गतिशीलता और असतत-घटना (प्रक्रिया) मॉडलिंग, जिससे हमारा तात्पर्य विचारों के किसी भी विकास से है जीपीएसएसये पारंपरिक, स्थापित दृष्टिकोण हैं; एजेंट-आधारित मॉडलिंग अपेक्षाकृत नया है। सिस्टम डायनेमिक्स मुख्य रूप से समय-निरंतर प्रक्रियाओं के साथ संचालित होता है, जबकि असतत-घटना और एजेंट-आधारित मॉडलिंग असतत प्रक्रियाओं के साथ संचालित होता है।

सिस्टम डायनेमिक्स और असतत इवेंट मॉडलिंग ऐतिहासिक रूप से छात्रों के बहुत अलग समूहों को पढ़ाया जाता है: प्रबंधन, औद्योगिक इंजीनियर और नियंत्रण सिस्टम इंजीनियर। परिणामस्वरूप, तीन अलग-अलग, व्यावहारिक रूप से गैर-अतिव्यापी समुदाय उभरे हैं जिनका एक-दूसरे के साथ लगभग कोई संचार नहीं है।

कुछ समय पहले तक, एजेंट-आधारित मॉडलिंग एक पूर्णतः शैक्षणिक क्षेत्र था। हालाँकि, व्यवसाय से वैश्विक अनुकूलन की बढ़ती मांग ने प्रमुख विश्लेषकों को विभिन्न प्रकृति की जटिल प्रक्रियाओं की बातचीत की अधिक संपूर्ण तस्वीर प्राप्त करने के लिए एजेंट-आधारित मॉडलिंग और पारंपरिक दृष्टिकोण के साथ इसके संयोजन पर ध्यान देने के लिए मजबूर किया है। इस प्रकार सॉफ्टवेयर प्लेटफ़ॉर्म की मांग पैदा हुई जो विभिन्न दृष्टिकोणों के एकीकरण की अनुमति देती है।

अब आइए अमूर्त स्तर के पैमाने पर सिमुलेशन दृष्टिकोण देखें। सिस्टम की गतिशीलता, व्यक्तिगत वस्तुओं को उनके समुच्चय के साथ प्रतिस्थापित करते हुए, अमूर्तता के उच्चतम स्तर को मानती है। असतत घटना सिमुलेशन निम्न से मध्य श्रेणी में संचालित होता है। जहां तक ​​एजेंट-आधारित मॉडलिंग का सवाल है, इसका उपयोग लगभग किसी भी स्तर और किसी भी पैमाने पर किया जा सकता है। एजेंट भौतिक स्थान में पैदल चलने वालों, कारों या रोबोटों, बीच में एक ग्राहक या विक्रेता, या उच्च-अंत में प्रतिस्पर्धी कंपनियों का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं।

AnyLogic में मॉडल विकसित करते समय, आप कई मॉडलिंग विधियों से अवधारणाओं और उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, एजेंट-आधारित मॉडल में, पर्यावरण की स्थिति में परिवर्तनों का प्रतिनिधित्व करने के लिए सिस्टम डायनेमिक्स विधियों का उपयोग करें, या निरंतर घटनाओं को ध्यान में रखें एक गतिशील प्रणाली का मॉडल. उदाहरण के लिए, सिमुलेशन मॉडलिंग का उपयोग करके आपूर्ति श्रृंखला प्रबंधन के लिए एजेंटों द्वारा आपूर्ति श्रृंखला प्रतिभागियों के विवरण की आवश्यकता होती है: निर्माता, विक्रेता, उपभोक्ता, गोदाम नेटवर्क। इस मामले में, उत्पादन को असतत-घटना (प्रक्रिया) मॉडलिंग के ढांचे के भीतर वर्णित किया गया है, जहां उत्पाद या उसके हिस्से अनुप्रयोग हैं, और कार, ट्रेन, स्टेकर संसाधन हैं। आपूर्ति को स्वयं अलग-अलग घटनाओं के रूप में दर्शाया जाता है, लेकिन वस्तुओं की मांग को एक सतत प्रणाली-गतिशील आरेख द्वारा वर्णित किया जा सकता है। दृष्टिकोणों को मिश्रित करने की क्षमता प्रक्रिया को उपलब्ध गणितीय तंत्र में समायोजित करने के बजाय वास्तविक जीवन प्रक्रियाओं का वर्णन करना संभव बनाती है।

लैबव्यू (अंग्रेज़ी प्रयोगशालावक्तृत्व वीआभासी मैंइंस्ट्रुमेंटेशन इइंजीनियरिंग डब्ल्यूऑर्कबेंच) है विकास पर्यावरणऔर प्लैटफ़ॉर्मकंपनी की ग्राफ़िकल प्रोग्रामिंग भाषा "जी" में बनाए गए प्रोग्रामों को निष्पादित करने के लिए राष्ट्रीय वाद्ययंत्र(यूएसए)। LabVIEW का पहला संस्करण 1986 में जारी किया गया था एप्पल मैकिंटोश, वर्तमान में इसके संस्करण मौजूद हैं यूनिक्स, जीएनयू/लिनक्स, मैक ओएसआदि, और सबसे विकसित और लोकप्रिय संस्करण हैं माइक्रोसॉफ़्ट विंडोज़.

LabVIEW का उपयोग डेटा अधिग्रहण और प्रसंस्करण प्रणालियों के साथ-साथ तकनीकी वस्तुओं और तकनीकी प्रक्रियाओं के प्रबंधन के लिए किया जाता है। वैचारिक रूप से, LabVIEW बहुत करीब है स्काडा-सिस्टम, लेकिन उनके विपरीत क्षेत्र में समस्याओं को हल करने पर अधिक ध्यान केंद्रित नहीं किया जाता है एपीसीएस, क्षेत्र में कितने हैं अस्नी.

मतलब(कम के लिए अंग्रेज़ी « आव्यूह प्रयोगशाला» ) तकनीकी कंप्यूटिंग समस्याओं को हल करने के लिए एक एप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर पैकेज के साथ-साथ उस पैकेज में उपयोग की जाने वाली प्रोग्रामिंग भाषा को संदर्भित करने वाला एक शब्द है। मतलब 1,000,000 से अधिक इंजीनियरों और वैज्ञानिकों द्वारा उपयोग किया जाता है, यह सबसे आधुनिक पर काम करता है ऑपरेटिंग सिस्टम, शामिल जीएनयू/लिनक्स, मैक ओएस, सोलारिसऔर माइक्रोसॉफ़्ट विंडोज़ .

मेपल- सॉफ़्टवेयर पैकेज, कंप्यूटर बीजगणित प्रणाली. यह वाटरलू मेपल इंक का एक उत्पाद है, जो 1984जटिल गणितीय गणनाओं, डेटा विज़ुअलाइज़ेशन और मॉडलिंग पर केंद्रित सॉफ़्टवेयर उत्पादों का उत्पादन और विपणन करता है।

मेपल प्रणाली के लिए डिज़ाइन किया गया है प्रतीकात्मक गणना, हालाँकि इसमें संख्यात्मक समाधान के लिए कई उपकरण हैं विभेदक समीकरणऔर ढूँढना अभिन्न. उनके पास ग्राफिक उपकरण विकसित हैं। इसका अपना है प्रोग्रामिंग भाषा, याद दिलाता है पास्कल.

मेथेमेटिका - कंप्यूटर बीजगणित प्रणालीकंपनियों वोल्फ्राम अनुसंधान. अनेक शामिल हैं कार्यविश्लेषणात्मक परिवर्तनों और संख्यात्मक गणना दोनों के लिए। इसके अलावा, प्रोग्राम के साथ काम करने का समर्थन करता है GRAPHICSऔर आवाज़, जिसमें द्वि- और त्रि-आयामी का निर्माण भी शामिल है रेखांकनकार्य, मनमाना चित्रण ज्यामितीय आकार, आयातऔर निर्यातछवियाँ और ध्वनि.

पूर्वानुमान उपकरण- सॉफ़्टवेयर उत्पाद जिनमें पूर्वानुमानों की गणना के लिए कार्य होते हैं। पूर्वानुमान- आज की सबसे महत्वपूर्ण मानवीय गतिविधियों में से एक। प्राचीन काल में भी, पूर्वानुमान लोगों को सूखे की अवधि, सूर्य और चंद्र ग्रहण की तारीखों और कई अन्य घटनाओं की गणना करने की अनुमति देते थे। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के आगमन के साथ, पूर्वानुमान को विकास के लिए एक शक्तिशाली प्रोत्साहन मिला। कंप्यूटर के पहले उपयोगों में से एक प्रोजेक्टाइल के बैलिस्टिक प्रक्षेपवक्र की गणना करना था, यानी वास्तव में, उस बिंदु की भविष्यवाणी करना जिस पर प्रोजेक्टाइल जमीन से टकराएगा। इस प्रकार के पूर्वानुमान को कहा जाता है स्थिरपूर्वानुमान। पूर्वानुमानों की दो मुख्य श्रेणियाँ हैं: स्थिर और गतिशील। मुख्य अंतर यह है कि गतिशील पूर्वानुमान किसी भी महत्वपूर्ण अवधि में अध्ययन के तहत वस्तु के व्यवहार के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। बदले में, स्थैतिक पूर्वानुमान केवल एक ही समय बिंदु पर अध्ययन के तहत वस्तु की स्थिति को प्रतिबिंबित करते हैं और, एक नियम के रूप में, ऐसे पूर्वानुमानों में समय कारक जिसमें वस्तु परिवर्तन से गुजरती है, एक छोटी भूमिका निभाती है। आज, बड़ी संख्या में उपकरण मौजूद हैं जो आपको पूर्वानुमान लगाने की अनुमति देते हैं। उन सभी को कई मानदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

उपकरण का नाम	आवेदन की गुंजाइश	कार्यान्वित मॉडल	आवश्यक उपयोगकर्ता प्रशिक्षण	उपयोग के लिए तैयार
Microsoft Excel , OpenOffice.org	सामान्य उद्देश्य	एल्गोरिथम, प्रतिगमन	सांख्यिकी का बुनियादी ज्ञान	महत्वपूर्ण सुधार की आवश्यकता है (मॉडल का कार्यान्वयन)
सांख्यिकी , एसपीएसएस , ई बार देखा गया	अनुसंधान	प्रतिगमन की एक विस्तृत श्रृंखला, तंत्रिका नेटवर्क		डिब्बा बंद उत्पाद
मतलब	अनुसंधान, अनुप्रयोग विकास	एल्गोरिथम, प्रतिगमन, तंत्रिका नेटवर्क	विशेष गणित शिक्षा	प्रोग्रामिंग की आवश्यकता है
एसएपी एपीओ	व्यापार पूर्वानुमान	एल्गोरिथम	किसी गहरे ज्ञान की आवश्यकता नहीं
पूर्वानुमानप्रो , पूर्वानुमानएक्स	व्यापार पूर्वानुमान	एल्गोरिथम	किसी गहरे ज्ञान की आवश्यकता नहीं	डिब्बा बंद उत्पाद
तार्किकता	व्यापार पूर्वानुमान	एल्गोरिथम, तंत्रिका नेटवर्क	किसी गहरे ज्ञान की आवश्यकता नहीं	महत्वपूर्ण संशोधन की आवश्यकता है (व्यावसायिक प्रक्रियाओं के लिए)
पूर्वानुमानप्रो एसडीके	व्यापार पूर्वानुमान	एल्गोरिथम	सांख्यिकी का बुनियादी ज्ञान आवश्यक है	प्रोग्रामिंग आवश्यक (सॉफ़्टवेयर के साथ एकीकरण)
आइलॉग , AnyLogic , मुझे लगता है , मतलबSimulink , जीपीएसएस	अनुप्रयोग विकास, मॉडलिंग	नकल	विशेष गणित शिक्षा की आवश्यकता	प्रोग्रामिंग आवश्यक (विशिष्ट क्षेत्रों के लिए)

पीसी लीरा- विभिन्न उद्देश्यों के लिए मैकेनिकल इंजीनियरिंग और भवन संरचनाओं के डिजाइन और गणना के लिए डिज़ाइन किया गया एक बहुक्रियाशील सॉफ्टवेयर पैकेज। कार्यक्रम में गणना स्थिर और गतिशील दोनों प्रभावों के लिए की जाती है। गणना का आधार है सीमित तत्व विधि(एफईएम)। विभिन्न प्लग-इन मॉड्यूल (प्रोसेसर) आपको स्टील और प्रबलित कंक्रीट संरचनाओं के अनुभागों का चयन और जांच करने, मिट्टी का अनुकरण करने, पुलों की गणना करने और स्थापना के दौरान इमारतों के व्यवहार आदि की अनुमति देते हैं।

प्रश्न में वस्तु की कार्य प्रक्रिया की विशेषताओं के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए अपने अनुसंधान और डिजाइन के दौरान एक सिस्टम मॉडल के साथ एक कंप्यूटर प्रयोग किया जाता है। कंप्यूटर प्रयोगों की योजना बनाने का मुख्य कार्य संसाधनों पर प्रतिबंध (कंप्यूटर समय, मेमोरी, आदि की लागत) के साथ अध्ययन के तहत सिस्टम के बारे में आवश्यक जानकारी प्राप्त करना है। कंप्यूटर प्रयोगों की योजना बनाते समय हल की जाने वाली विशेष समस्याओं में मॉडलिंग पर खर्च किए गए कंप्यूटर समय को कम करना, मॉडलिंग परिणामों की सटीकता और विश्वसनीयता बढ़ाना, मॉडल की पर्याप्तता की जांच करना आदि शामिल हैं।

मॉडलों के साथ कंप्यूटर प्रयोगों की प्रभावशीलता महत्वपूर्ण रूप से प्रयोगात्मक योजना की पसंद पर निर्भर करती है, क्योंकि यह वह योजना है जो कंप्यूटर पर गणना की मात्रा और क्रम, सिस्टम मॉडलिंग परिणामों के संचय के तरीकों और सांख्यिकीय प्रसंस्करण को निर्धारित करती है। . इसलिए, एक मॉडल के साथ कंप्यूटर प्रयोगों की योजना बनाने का मुख्य कार्य निम्नानुसार तैयार किया गया है: मॉडलिंग ऑब्जेक्ट के बारे में जानकारी प्राप्त करना आवश्यक है, जो मॉडलिंग एल्गोरिदम (प्रोग्राम) के रूप में निर्दिष्ट है, जिसे लागू करने के लिए मशीन संसाधनों का न्यूनतम या सीमित व्यय होता है। मॉडलिंग प्रक्रिया.

प्राकृतिक प्रयोगों की तुलना में कंप्यूटर प्रयोगों का लाभ अध्ययन के तहत प्रणाली के एक मॉडल के साथ प्रयोगात्मक स्थितियों को पूरी तरह से पुन: पेश करने की क्षमता है . प्राकृतिक प्रयोगों की तुलना में एक महत्वपूर्ण लाभ कंप्यूटर प्रयोगों को बाधित करने और फिर से शुरू करने में आसानी है, जो अनुक्रमिक और अनुमानी योजना तकनीकों के उपयोग की अनुमति देता है जो वास्तविक वस्तुओं के साथ प्रयोगों में संभव नहीं हो सकते हैं। कंप्यूटर मॉडल के साथ काम करते समय, परिणामों का विश्लेषण करने और इसकी आगे की प्रगति के बारे में निर्णय लेने के लिए आवश्यक समय के लिए प्रयोग को बाधित करना हमेशा संभव होता है (उदाहरण के लिए, मॉडल विशेषताओं के मूल्यों को बदलने की आवश्यकता के बारे में)।

कंप्यूटर प्रयोगों का नुकसान यह है कि एक अवलोकन के परिणाम एक या अधिक पिछले परीक्षणों के परिणामों पर निर्भर करते हैं, और इसलिए इसमें स्वतंत्र अवलोकनों की तुलना में कम जानकारी होती है।

डेटाबेस के संबंध में, एक कंप्यूटर प्रयोग का अर्थ है DBMS टूल का उपयोग करके किसी दिए गए लक्ष्य के अनुसार डेटा में हेरफेर करना। प्रयोग का लक्ष्य सिमुलेशन के समग्र लक्ष्य के आधार पर और विशिष्ट उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए बनाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक डेटाबेस है "डीन का कार्यालय"। इस मॉडल को बनाने का समग्र उद्देश्य शैक्षिक प्रक्रिया का प्रबंधन करना है। यदि आपको छात्रों की प्रगति के बारे में जानकारी प्राप्त करने की आवश्यकता है, तो आप अनुरोध कर सकते हैं, अर्थात। आवश्यक जानकारी का नमूना लेने के लिए एक प्रयोग करें।

DBMS पर्यावरण उपकरण आपको डेटा पर निम्नलिखित ऑपरेशन करने की अनुमति देते हैं:

1) सॉर्टिंग - कुछ मानदंडों के अनुसार डेटा को ऑर्डर करना;

2) खोज (फ़िल्टरिंग) - डेटा का चयन जो एक निश्चित शर्त को पूरा करता है;

3) गणना फ़ील्ड बनाना - सूत्रों के आधार पर डेटा को दूसरे प्रकार में परिवर्तित करना।

सूचना मॉडल प्रबंधन डेटा की खोज और सॉर्टिंग के लिए विभिन्न मानदंडों के विकास के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। पेपर फाइलिंग कैबिनेट के विपरीत, जहां एक या दो मानदंडों के अनुसार सॉर्टिंग संभव है, और खोज आम तौर पर कार्ड के माध्यम से सॉर्ट करके मैन्युअल रूप से की जाती है, कंप्यूटर डेटाबेस आपको विभिन्न क्षेत्रों और विभिन्न खोज मानदंडों के अनुसार सॉर्टिंग के किसी भी रूप को निर्दिष्ट करने की अनुमति देते हैं। कंप्यूटर बिना किसी समय निवेश के दिए गए मानदंड के अनुसार आवश्यक जानकारी को क्रमबद्ध या चयन करेगा।

सूचना मॉडल के साथ सफलतापूर्वक काम करने के लिए, डेटाबेस सॉफ़्टवेयर वातावरण आपको गणना फ़ील्ड बनाने की अनुमति देता है जिसमें मूल जानकारी को दूसरे रूप में परिवर्तित किया जाता है। उदाहरण के लिए, सेमेस्टर ग्रेड के आधार पर, एक छात्र के GPA की गणना एक विशेष अंतर्निहित फ़ंक्शन का उपयोग करके की जा सकती है। ऐसे परिकलित फ़ील्ड का उपयोग या तो अतिरिक्त जानकारी के रूप में या खोज और सॉर्टिंग के मानदंड के रूप में किया जाता है।

एक कंप्यूटर प्रयोग में दो चरण शामिल होते हैं: परीक्षण (संचालन की शुद्धता की जाँच करना) और वास्तविक डेटा के साथ एक प्रयोग करना।

गणना फ़ील्ड और फ़िल्टर के लिए सूत्र बनाने के बाद, आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि वे सही ढंग से काम करें। ऐसा करने के लिए, आप परीक्षण रिकॉर्ड दर्ज कर सकते हैं जिसके लिए ऑपरेशन का परिणाम पहले से ज्ञात होता है।

कंप्यूटर प्रयोग विश्लेषण और निर्णय लेने के लिए सुविधाजनक रूप में परिणामों के आउटपुट के साथ समाप्त होता है। कंप्यूटर सूचना मॉडल के फायदों में से एक आउटपुट जानकारी की प्रस्तुति के विभिन्न रूपों को बनाने की क्षमता है, जिन्हें रिपोर्ट कहा जाता है। प्रत्येक रिपोर्ट में विशेष प्रयोग के उद्देश्य से प्रासंगिक जानकारी होती है। कंप्यूटर रिपोर्ट की सुविधा इस तथ्य में निहित है कि वे आपको निर्दिष्ट विशेषताओं के अनुसार जानकारी को समूहीकृत करने की अनुमति देते हैं, समूह द्वारा और सामान्य रूप से संपूर्ण डेटाबेस के लिए रिकॉर्ड की गिनती के लिए कुल फ़ील्ड दर्ज करते हैं, और फिर निर्णय लेने के लिए इस जानकारी का उपयोग करते हैं।

पर्यावरण आपको कई मानक, अक्सर उपयोग किए जाने वाले रिपोर्ट फॉर्म बनाने और संग्रहीत करने की अनुमति देता है। कुछ प्रयोगों के परिणामों के आधार पर, आप एक अस्थायी रिपोर्ट बना सकते हैं, जिसे टेक्स्ट दस्तावेज़ में कॉपी करने या मुद्रित करने के बाद हटा दिया जाता है। कुछ प्रयोगों के लिए रिपोर्टिंग की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण के लिए, बढ़ी हुई छात्रवृत्ति प्रदान करने के लिए सबसे सफल छात्र का चयन करना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, बस सेमेस्टर में ग्रेड के औसत स्कोर के आधार पर क्रमबद्ध करें। आप जो जानकारी खोज रहे हैं वह छात्रों की सूची में पहली प्रविष्टि में शामिल होगी।