10 экспериментов, которые разоблачают человеческую сущность
Психологические эксперименты — отличный способ узнать что-то новое про себя и окружающих, а также увидеть самые потаённые уголки человеческой души. Одни исследования тебя удивят, другие — могут откровенно ввести в состояние шока своей жестокостью.
Конформность — это склонность человека менять свою первоначальную оценку ситуации / предмета, находясь под влиянием мнения окружающих. Конформизм способствует усвоению норм поведения в обществе и необходим для полноценной социализации индивида.
Психолог Соломон Аш — автор знаменитой серии экспериментов, посвященных конформности. Суть эксперимента состояла в том, что его участникам предлагалось оценить длину линий, изображенных на карточках, и найти среди них одинаковые, назвать цвет предмета и т. д. В экспериментах все участники, кроме одного, были «подсадными утками», а настоящий участник всегда был в очереди на ответ самым последним.
В результате подавляющее большинство участников серии экспериментов (а именно 75 %) отвечало неправильно на элементарные вопросы, следуя за мнением предыдущих опрошенных. Вот как легко оказалось убедить человека в собственной неправоте и провоцировать на желаемый ответ.
Вселенная недетерминирована.
На фундаментальном уровне Вселенная подчиняется квантовой теории. Квантовая теория вероятностна и недетерминирована. Это означает, что если вы знаете все, что нужно знать об определенном электроне в текущий момент, а затем идеально примените все уравнения квантовой теории к электрону, вы не сможете точно предсказать, где электрон будет через минуту.
Вы можете только предсказать вероятность нахождения электрона в разных местах. Распределение вероятностей может дать вам общее представление о том, где окажется один электрон, и даже может сказать вам среднее местоположение многих электронов, но квантовая теория не может сказать вам фактическое точное местоположение электрона.
Проблема не в квантовой теории. Проблема в самом электроне. Квантовые объекты, такие как электроны, — это не маленькие твердые шарики или классические волны. Это более сложные сущности, которые в некоторой степени похожи на частицы и в то же время отчасти волнообразны. Более того, квантовые объекты изначально содержат неопределенность в своих свойствах. Электроны принципиально не имеют точного местоположения. У них есть местоположения, которые существуют только с определенной степенью определенности в результате присущей им неопределенности, которая зависит от состояния электрона.
Суть в том, что принципиально невозможно точно предсказать, что будет делать квантовый объект, потому что такой уверенности в отношении объекта вообще не существует. Даже если у нас есть вся существующая информация, мы можем только вычислить, что квантовый объект, скорее всего, сделает.
Такова природа квантового мира. А поскольку вся Вселенная — это просто набор квантовых объектов, саму Вселенную нельзя точно смоделировать. Если вы загрузите в компьютер все, что нужно знать обо всей вселенной в текущий момент, вплоть до каждого атома и частицы; и если вы безупречно внедрили в компьютер все законы физики, включая квантовую теорию с ее принципом неопределенности; а затем нажмите «Пуск», симуляция даст вам определенное предсказанное состояние Вселенной через миллион лет.
Если вы перезагрузите компьютер и снова запустите ту же самую симуляцию, вы получите немного другой результат через миллион лет в будущем. Вы даже получите совсем немного другой результат в течение двух секунд в будущем, потому что реальность квантовой природы Вселенной будет точно встроена в вашу компьютерную симуляцию.
Смоделированная Вселенная на две секунды в будущем будет точно описывать некоторую физически правдоподобную Вселенную, просто она больше не будет точно описывать нашу Вселенную. Чем больше времени проходит в моделировании, тем меньше моделируемая Вселенная будет соответствовать нашей физической Вселенной, даже если вся информация и физические законы идеально запрограммированы в компьютер. Врожденная квантовая неопределенность делает этот результат неизбежным.
Обратите внимание, что квантовая неопределенность не делает бессмысленным все компьютерное моделирование. Это просто означает, что ученые должны довольствоваться далеко не идеальными прогнозами. Чем больше количество некогерентных взаимодействующих квантовых объектов в системе, тем ниже становится квантовая неопределенность системы и тем ближе система к детерминированному действию.
Мяч содержит триллионы и триллионы некогерентных атомов и поэтому близок к детерминированному. Этот факт позволяет точно предсказать, куда приземлится брошенный мяч, на основе его начальной траектории. Квантовая неопределенность для мяча настолько мала, что кажется, что мяч приземляется именно там, где вы ожидаете.
Но, по сути, вы не можете правильно предсказать место приземление мяча с бесконечной точностью. Однако для того, чтобы поймать мяч, вам не нужна точность, близкая к бесконечной. Точно так же компьютерное моделирование атомов, клеток и галактик может дать нам ответы, очень близкие к точным, даже если мы не можем фундаментально знать или предсказать точное местоположение и импульс каждого атома и частицы в системе.
Анализ результатов моделирования
Конечная цель моделирования — принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа результатов моделирования. Этот этап решающий — либо вы продолжаете исследование, либо заканчиваете. На рисунке 11.2 видно, что этап анализа результатов не может существовать автономно. Полученные выводы часто способствуют проведению дополнительной серии экспериментов, а подчас и изменению задачи.
Основой выработки решения служат результаты тестирования и экспериментов. Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки. Это может быть либо неправильная постановка задачи, либо слишком упрощённое построение информационной модели, либо неудачный выбор метода или среды моделирования, либо нарушение технологических приемов при построении модели. Если такие ошибки выявлены, то требуется корректировка модели у то есть возврат к одному из предыдущих этапов. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования.
Главное, надо всегда помнить: выявленная ошибка — тоже результат. Как гласит народная мудрость, на ошибках учатся. Об этом писал и великий русский поэт А. С. Пушкин:
О, сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог изобретатель.
Предварительный просмотр:
Возможность компьютера для демонстрационного эксперимента
“Для решения задачи развития творческих способностей школьников при обучении физике необходимо, прежде всего, знать особенности творческого процесса в развитии этой науки и её технического применения”.
Важнейшей задачей школы, в том числе и преподавания физики, является формирование личности, способной ориентироваться в потоке информации в условиях непрерывного образования. Осознание общечеловеческих ценностей возможно только при соответствующем познавательном, нравственном, этическом и эстетическом воспитании личности. В связи с этим первую цель можно конкретизировать более частными целями: воспитание у школьников в процессе деятельности положительного отношения к науке вообще и к физике в частности; развитие интереса к физическим знаниям, научно — популярным статьям, жизненным проблемам. Физика является основой естествознания и современного научно — технического прогресса, что определяет следующие конкретные цели обучения: осознание учащимися роли физики в науке и производстве, воспитание экологической культуры, понимание нравственных и этических проблем, связанных с физикой.
Физика – это тот предмет, где наглядность играет важную роль в становлении научного мировоззрения учеников, формированию в их сознании единой картины мира. Преподавание физики, в силу особенностей самого предмета, представляет собой благоприятную почву для применения современных информационных технологий. Использование компьютера в качестве эффективного средства обучения существенно расширяет возможности педагогических технологий: физические компьютерные энциклопедии, интерактивные курсы, всевозможные программы, виртуальные опыты и лабораторные работы позволяют повысить мотивацию учащихся к изучению физики.
Одним из наиболее перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических процессов и явлений, направленное на повышение эффективности обучения физике. Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок, позволяя учителю продемонстрировать на экране компьютера многие физические эффекты, а также позволяют организовать новые нетрадиционные виды учебной деятельности.
Когда же следует использовать компьютерные программы на уроках физики? Прежде всего, необходимо осознавать, что применение компьютерных технологий в образовании оправдано только в тех случаях, в которых возникает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из таких случаев является преподавание физики с использование компьютерных моделей.
На уроках физики невозможно обойтись без демонстрационного эксперимента, но не всегда материальная база кабинета соответствует требованиям современного кабинета физики. И поэтому здесь на помощь приходит компьютерный эксперимент. Компьютер становиться помощником не только ученика, но и учителя.
Преимущество работы ученика с программным обеспечением состоит в том, что этот вид деятельности стимулирует исследовательскую и творческую деятельность, развивает познавательные интересы учеников. Программы могут быть полезными при подготовке к лабораторным занятиям с реальным оборудованием и окажутся незаменимыми при его отсутствии. Интерактивные опыты можно использовать для демонстрации на уроке. Это позволит решить вопросы, связанные с недостатком лабораторного оборудования, оптимально организовать рабочее время. Также будет эффективным использование интерактивных лабораторных работ при самостоятельной работе учащихся. Пособия помогут любознательным ученикам просмотреть ход работы в нужном режиме, подробнее остановиться на отдельных этапах опытов.
Компьютерные модели позволяют получать в динамике наглядные запоминающиеся иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизвести их тонкие детали, которые могут ускользать при наблюдении реальных экспериментов. Компьютерное моделирование позволяет изменять временной масштаб, варьировать в широких пределах параметры и условия экспериментов, а также моделировать ситуации, недоступные в реальных экспериментах. Некоторые модели позволяют выводить на экран графики временной зависимости величин, описывающих эксперименты, причём графики выводятся на экран одновременно с отображением самих экспериментов, что придаёт им особую наглядность и облегчает понимание общих закономерностей изучаемых процессов. В этом случае графический способ отображения результатов моделирования облегчает усвоение больших объёмов получаемой информации.
При использовании моделей компьютер предоставляет уникальную, не реализуемую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощённой теоретической модели с поэтапным включением в рассмотрение дополнительных усложняющих факторов, постепенно приближающих эту модель к реальному явлению. Кроме того, не секрет, что возможности организации массового выполнения разнообразных лабораторных работ, причём на современном уровне, в средней школе весьма ограничены по причине слабой оснащённости кабинетов физики. В этом случае работа учащихся с компьютерными моделями также чрезвычайно полезна, так как компьютерное моделирование позволяет создать на экране компьютера живую, запоминающуюся динамическую картину физических опытов или явлений.
В то же время использование компьютерного моделирования не должно рассматриваться в качестве попытки подменить реальные физические эксперименты их симуляциями, так как число изучаемых в школе физических явлений, не охваченных реальными демонстрациями, даже при блестящем оснащении кабинета физики, очень велико. Несколько условный характер отображения результатов компьютерного моделирования можно компенсировать демонстрацией видеозаписей реальных экспериментов, которые дают адекватное представление о реальном протекании физических явлений.
При грамотном использовании компьютерных моделей физических явлений можно достигнуть многого из того, что требуется для неформального усвоения курса физики и для формирования физической картины мира.
Компьютер помогает сделать это и в неблагоприятных условиях, таких как:
- отсутствие интереса к предмету у ученика, когда он считает, что физика в дальнейшем ему не будет нужна;
- отсутствие способностей к изучению точных наук;
- нехватка лабораторного оборудования в школе для демонстрации эксперимента.
Принципы применения компьютерной модели на уроке:
- Модель явления необходимо использовать лишь в том случае, когда невозможно провести эксперимент, или когда это явление протекает очень быстро и за ним невозможно проследить детально.
- Компьютерная модель должна помогать разбираться в деталях изучаемого явления или служить иллюстрацией условия решаемой задачи.
- В результате работы с моделью ученики должны выявить как качественные, так и количественные зависимости между величинами, характеризующими явление.
- При работе с моделью необходимо предлагать ученикам задания разного уровня сложности, содержащие элементы самостоятельного творчества.
Планирование уроков физики с применением компьютера нужно начинать с тщательного изучения возможностей программных учебных продуктов. Компьютер может быть применён на любом уроке, поэтому необходимо спланировать, что и когда применить для более эффективного результата.
Применение компьютерных программ, проведение перечисленных уроков позволяют успешно сочетать уроки на компьютерах с обычными уроками физики, что обеспечивает своевременное выполнение учебного плана.
Можно выделить принципы компьютерной поддержки уроков физики:
- Компьютер не может полностью заменить учителя. Только учитель имеет возможность заинтересовать учеников, пробудить в них любознательность, завоевать их доверие, он может направить их внимание на те или иные аспекты изучаемого предмета, вознаградить их усилия и заставить учиться.
- Реальный эксперимент необходимо проводить всегда, когда это возможно, а компьютерную модель следует использовать, если нет возможности показать данное явление.
Рассмотрим основные возможности применения информационных технологий при проведении уроков.
Итак, компьютерный эксперимент возможно использовать:
— как средство наглядности (особенно для демонстраций, которые невозможно показать в классе или малоэффективных);
— как средство предъявления научных фактов;
— как тренажер для отработки отдельных экспериментальных действий и операций перед выполнением лабораторных работ;
— как средство контроля за уровнем сформированности у школьников умений выполнять отдельные экспериментальные действия.
Необходимо отметить, что компьютерный эксперимент способен дополнить “экспериментальную” часть курса физики и значительно повысить эффективность уроков. При его использовании можно вычленить главное в явлении, отсечь второстепенные факторы, выявить закономерности, многократно провести испытание с изменяемыми параметрами, сохранить результаты и вернуться к своим исследованиям в удобное время. К тому же, в компьютерном варианте можно провести значительно большее количество экспериментов. Данный вид эксперимента реализуется с помощью компьютерной модели того или иного закона, явления, процесса и т.д.
В заключении я хочу сказать, что компьютер стал для меня верным помощником в подготовке и проведении уроков физики, отрыл для меня новые возможности в преподавании, сделал мои уроки более современными и увлекательными.
Ключевые слова
физика, лабораторный практикум, модельный эксперимент, автоматизированный эксперимент, компетенции, использование информационных технологий в образовании., использование информационных технологий в образовании
физика, лабораторный практикум, модельный эксперимент, автоматизированный эксперимент, компетенции, использование информационных технологий в образовании.
Познавательный опыт для детей с соленой водой
Многие дети из личного опыта знают, что плавать в соленой воде проще, чем в пресной. Следующий простой эксперимент, который может проводить даже дошкольник, только подтвердит утверждение.
Что понадобится: два сырых куриных яйца, поваренная соль, два стакана и вода.
Что делаем:
- Надо налить в стаканы воду, в один из них высыпается соль, все тщательно размешивается;
- В каждый стакан погружается яйцо;
- Наблюдаем, как в чистой воде яйцо тонет, а в соленой всплывает на поверхность.
Сколько времени занимает эксперимент: 5 минут
Подогретые фуллерены
Эксперименты по дифракции частиц проводились не только с электронами, но и другими, гораздо более крупными объектами. Например, использовались фуллерены, большие и закрытые молекулы, состоящие из нескольких десятков атомов углерода. Недавно группа ученых из Венского университета под руководством профессора Цайлингера пыталась включить элемент наблюдения в эти эксперименты. Чтобы сделать это, они облучали движущиеся молекулы фуллеренов лазерными лучами. Затем, нагретые внешним источником, молекулы начинали светиться и неизбежно отображать свое присутствие для наблюдателя.
Вместе с этим нововведением изменилось и поведение молекул. До начала такого всеобъемлющего наблюдения фуллерены довольно успешно избегали препятствия (проявляя волновые свойства), аналогично предыдущему примеру с электронами, попадающими на экран. Но с присутствием наблюдателя фуллерены стали вести себя как совершенно законопослушные физические частицы.
Интерфейс программных комплексов
Ключевая особенность любого программного обеспечения – удобный графический интерфейс, который уменьшает трудозатраты на выполнение определенных функций и предоставляет результат в интуитивно понятном для пользователя виде. Наличие в программе таких возможностей, как графическое построение, интерактивный отладчик, документирование, позволяет сократить время на разработку схем.
Проведенный анализ позволил выявить лидеров в рамках поставленной задачи: в этих продуктах совмещены функции моделирования технологического процесса и оптимизация протекания процессов в режиме реального времени.
Поставленная задача пока решена не полностью. Программный продукт позволил найти некоторые оптимальные условия для текущих процессов и определить основные критические участки в технологическом процессе. Чтобы более глубоко исследовать протекание технологических процессов в системе теплоснабжения, нужно разработать математическое описание процессов в отдельных участках технологического решения, а также найти возможность для интеграции программного продукта в систему автоматического управления.
Какое бы решение вы ни выбрали, исходя из своих задач и возможностей, в заключение отмечу: любое ПО призвано минимизировать финансовые и временные затраты на построение ХТП, но ни один программный инструмент не даст гарантированных результатов без специалистов, обладающих знаниями в области технологии, математики, физики и химии.
