«Тербелістер және толқындар» тарауында Blender және Python көмегімен виртуальды демонстрацияларды ұйымдастыру

«ТЕРБЕЛІСТЕР ЖӘНЕ ТОЛҚЫНДАР» ТАРАУЫНДА BLENDER ЖӘНЕ PYTHON КӨМЕГІМЕН ВИРТУАЛЬДЫ ДЕМОНСТРАЦИЯЛАРДЫ ҰЙЫМДАСТЫРУ

Қартжанова Әлия Сисенбайқызы - Ш.Есенов атындағы КТИУ, Ақтау қ, Қазақстан

Ғылыми жетекші: Демегенов Б.Д.

Аңдатпа. Мақалада «Физика» курсындағы «Тербелістер және толқындар» тарауы қозғалады. Зертханалық жұмыстар және эксперименттерді виртуальды қосымшалар көмегімен және Python программалау тілі көмегімен қолданысқа енгізу көзделеді. Сонымен бірге, «Тербелістер және толқындар» тарауында Математикалық маятникке арналған виртуалды демонстрациялардың тиімдігі қарастырылады.

Кілт сөздер. Тербелістер, компьютерлік модельдеу, виртуальды демонстрация, эксперимент.

Елімізде жүріс жатқан жаһандану процесі бәсекеге бейім жастарды дайындауға үлкен септігін тигізіп отыр. Дамыған 50 елдің қатарына кіру стратегиясы негізіндегі реформада «Білім беру реформасы – Қазақстанның бəсекеге нақтылы қабілеттілігін қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін аса маңызды құралдарының бірі» деп көрсетілген.

Білім беру саласында компьютерлік бағдарламалармен қамтамасыз етуді жетілдіру жəне АКТ желілерді дамытуға арналған нысан негізінде ауқымды жұмыстар атқарылуда. Осыған негізделе отырып, білім беру үрдісін ақпараттандыру, білім берудің жаңа тәсілдерін ұсыну, негізгі және бағдарлы мектепте АКТ құралдарын тиімді пайдаланудың тиімділігін көздейді. Заманғы технологияларды пайдалану мектеп курсындағы оқу үдерісін дамытуға және оқушылардың пәнді жоғары деңгейде меңгеруіне жол береді. Сол себептен, жалпы білім беретін мектепте «Физика» курсының тәжірибелік және демонстрациялық бөліктерін визуализациялау үшін алгоритмдік құрал Python программалау тілін және виртуальды модельдеуге арналған Blender 3D қосымшасын пайдалану қарастырылады[1].

Python программалау тілін https://www.python.org сайтынан тегін жүктеуге мүмкіндік бар. Phyton бағдарламасы барлық дерлік заманауи бағдарламалық қамтамасыз ету орталарында(Windows, Linux, MacOS) жұмыс атқара алады. Python және Blender бағдарламаларының көмегімен компьютерлік модельдеу үрдісіне тоқталайық.

Электрондық-есептеуші машинаның (ЭЕМ) пайда болуы модельдерді қолданудың жаңа кезеңіне аяқ басуға мүмкіндік берді. Виртуалды экспериментті ұйымдастыру үшін бізге математикалық және бағдарламалық жасақтама және компьютер қажет. Виртуалды эксперименттің артықшылығы - оқушылардың өз модельдерін құру. Физикалық процестерді компьютерлік модельдеу виртуалды эксперименттер түрінде жүзеге асырылады және физиканы оқытуда үлкен рөл атқарады.

Виртуалды эксперименттің артықшылықтары мен кемшіліктерін атап өтейік.

Артықшылықтары:

- фронтальды зертханалық жұмыстарды жеңіл ұйымдастыру

- сабақтан тыс уақытта, үйде, өз бетінше виртуалды эксперимент жүргізу мүмкіндігі

- бастапқы параметрлердің өзгеруімен бірнеше зерттеулер жүргізу мүмкіндігі,

- эксперименттің төмен құны, виртуалды жабдықтардың қызмет уақытының шектеусіздігі және жөндеуді қажет етпейтіндігі.

Кемшіліктері:

- эксперимент көрсеткіштеріндегі айырмашылық (теориямен сәйкессіздік, табиғи эксперименттен айырмашылықтары)

- оқушының зерттеумен шектеулі түрде әрекеттесуі.

Шынында да, нақты объект, нақты өлшеу құралдары виртуалды аналогтармен салыстырғанда олардың қасиеттері бойынша әлдеқайда қызықты және бай болып табылады. Бірақ виртуалды экспериментті әзірлеушілер бұл уақытша кемшілік екеніне сенімді. Физиканың ғылым ретінде дамуы нәтижесінде физикалық процестердің, объектілер мен құбылыстардың неғұрлым күрделі және дәл модельдері пайда болады деп болжам беріп отыр.

Виртуалды эксперимент табиғи экспериментті толықтыру және күшейту ретінде жасалды. Сондай-ақ, табиғи эксперимент жүргізу мүмкін болмаған кезде көмек құралы ретінде пайдаланылады.

Көптеген виртуальды модельдер эксперименттердің бастапқы параметрлері мен жағдайларының кең ауқымын өзгертуге, олардың уақыт шкаласын өзгертуге, сондай-ақ нақты эксперименттерде қол жетімді емес жағдайларды модельдеуге мүмкіндік береді.

Тағы бір айта кететін жайт, компьютер нақты физикалық экспериментте алынбаған ерекше табиғи құбылысты емес, оның қарапайым теориялық моделін визуализациялауға мүмкіндігін береді, бұл байқалатын құбылыстың негізгі физикалық заңдылықтарын оңай және тиімді табуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, білім алушы эксперимент жүргізумен бір уақытта графиктер түрінде тиісті заңдылықтардың құрылысын бақылай алады. Эксперимент нәтижелерін көрсетудің графикалық әдісі білім алушыларға алынған ақпараттың үлкен көлемін игеруді жеңілдетеді[2].

Blender 3D бағдарламасын компьютерлік модельдеуге қосымша құрал ретінде пайдаланамыз. Себебі, виртуальды экспериментті ұйымдастыру үшін бастапқы параметрлер ретінде алынған эксперимент бөліктерінің кеңістіктегі моделін енгізу талап етіледі.

1-сурет. Blender 3D бағдарламасы көмегімен тұрғызылған математикалық маятниктің моделі.

«Физика» курсында 9-сыныптың «Тербелістер және толқындар» тарауында математикалық маятник қозғалысының Python платформасындағы компьютерлік моделін қарастырайық.

2-сурет. Python платформасындағы математикалық маятник моделі.

Python программалау ортасы көмегімен орындалған виртуальды модельде «Тербелістер және толқындар» тарауындағы қарапайық математикалық маятниктің қозғалысын имитацияладық. Сонымен бірге, бұл платформада маятник жібінің ұзындығы, маятниктің ауытқу бұрышын да өзгертуге мүмкіндік бар. Осындай жолмен оқу үдерісін жақсарту мақсатында «Физика» курсына алналған виртуальды демонстрациялық жұмыстарды Python платформасында дайындап, оқушыларға көрсете аламыз. Қашықтықтан оқыту форматында алдын ала дайындалған модельдер арқылы виртуальды эксперименттерді қолдана отырып, «Физика» курсында қамтылатын зертханалық жұмыстар кешенін білім алушылардың оқу үдерісіне жақсарту мақсатында пайдалана аламыз.

ӘДЕБИЕТТЕР

1. Бекенова А.С. Python бағдарламалау тілі: Оқу құралы. Орал:БҚАТУ,2019.–119б.

2. Сырым, Ж.С. Кaжмухaновa Г.Ш. Тaжғaлиевa А.С. Жоғары оқу орындарыныда физикалық үдерістері компьютерлік модельдеудің педагогикалық негіздері. М.Өтемісов Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті хабаршысы. 2013. - 51-57 б.

Abstract

The article moves the chapter " Oscillations and waves" in the course "physics". It is planned to implement laboratory work and experiments using virtual applications and the Python programming language. At the same time, the chapter "Oscillations and waves" examines the effectiveness of virtual demonstrations for a mathematical pendulum.

Keywords. Oscillations, computer modeling, virtual demonstration, experiment.

Аннотация

В статье затронута глава «Колебания и волны» из курса «Физика». Предполагается внедрение лабораторных работ и экспериментов с помощью виртуальных приложений и языка программирования Python. При этом в главе "Колебания и волны" рассматривается эффективность виртуальных демонстраций, посвященных математическому маятнику.

Ключевые слова: Колебания, компьютерное моделирование, виртуальная демонстрация, эксперимент.