инновационный курс

«Компьютерная физика»
комплексное углубленное повторение школьной программы 7, 8, 9 классов по физике, математике, информатике

Приглашаем учащихся 7-9 классов на курс компьютерной физики в летний период.

 

Занятия проходят в двух форматах:

 

Очные аудиторные курсы 5-10 занятий в рамках летних школ:

1, 3, 5 смены по 2 недели (с 6 июня по 28 августа 2022 г.).

 

1 смена 6 июня – 17 июня
3 смена 4 июля – 15 июля
5 смена 1 августа – 12 августа

Занятия в формате городского лагеря вместе с подготовительными курсами по физике и математике для 7-9 классов.

 

Дистанционный курс 12 занятий в «живом» онлайн формате 1 раз в неделю с 10 июня до 28 августа 2022 г.

 

Период проведения годового курса: 1 сентября 2022 г.- 31 мая 2023 г.
Следите за обновлением информации

«Компьютерная физика» – это межпредметный курс, объединяющий в себе физику, математику, информатику.

 

На курсе компьютерной физики вы научитесь: 

 

 

Создание программных графических/анимационных моделей физических процессов на языке программирования PYTHON. Выполнение лабораторных работ школьной программы в среде виртуальной / смешанной реальности.

Использование цветовых шкал /для создания дополнительных осей в псевдо-3D – пространстве. Цветовой градиент в лабораторно-практических работах для отображения различных физических величин.

Пример использования /компьютерной модели и реальных измерительных инструментов: программная графическая модель «Черный квадрат» Малевича для вычисления размеров сверхмалых объектов (пикселя) методом рядов

Решение задач ОГЭ и ЕГЭ
графическими, программными, аналитическими методами. Выполнение комплексных междисциплинарных проектов. Написание сопроводительных документов и отчетов

Знакомство с достижениями науки и техники (космонавтика, нано-технологии, биофизика, искусственный интеллект, робототехника). «Нестандартные» ситуации в науке. Предварительная профориентация.

Преподаватель: Мансур Джумаев – врач–кибернетик, программист, биофизик, data-аналитик.

100% родительский контроль.После каждого занятия ученик должен продемонстрировать родителям созданную им программную модель физического процесса. Родители присылают сообщение с их оценкой.

Конкурс «Активный ученик курса».Каждый может стать победителем независимо от уровня начальной подготовки. Победитель конкурса в каждом классе получает скидку 25% на обучение на следующий месяц.

Победители конкурса получают право вместе с преподавателями написать научную статью в журнал для старшеклассников и учителей «Потенциал» по темам занятий курса «Компьютерная физика»

 

Основные темы курса «Компьютерная физика»

1. Введение в курс «Компьютерная физика»
Аналоговые и дискретные величины;
Алгоритм. Блок – схемы алгоритмов;
Пирамида усвоения новых знаний;
PYTHON: библиотека turtle graphics;
Оформление программ (digital-этикет).

2. Лаб. работа. Измерение размера пикселя
Пиксель: свойства, размеры. Пиксельная графика.
Виртуальная, смешанная реальность.
PYTHON:
Лаб. работа. Измерение размера пикселя в среде смешанной реальности методом рядов.

3. Строение вещества. Атомы и молекулы
Строение атомов и молекулы. Программные модели: статические, динамические. Приемы представления визуальной информации. PYTHON: подпрограммы, функции. Программная графическая модель молекулы воды.

4. Базовые математические функции в физике
Линейная функция y = kx + b.
PYTHON: библиотека matplotlib.
Программное моделирование функции.
Применение модели в различных разделах физики.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ по математике.

5. Прямолинейное равномерное движение
Скорость, формулы, графики скорости.
Системы координат: декартова, полярная.
PYTHON: модуль time.
Программная модель движения автомобиля.
Графическое решение задач ЕГЭ и ОГЭ на скорость.

6. Лаб. раб. Измерение скорости движения шарика
Создание программной модели движения шарика.
Выполнение работы в среде дополненной реальности.
- измерение пройденного пути линейкой на экране;
- измерение времени движения при помощи секундомера

7. Цвет в физике и в компьютерной физике
Физика и биофизика восприятия цвета.
Глубина цвета. Цветовые модели RGB, CMYK.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ по информатике.
PYTHON: кодирование цветов в turtle graphics.
Цветовая дискретная/аналоговая шкала температур.

8. Лаб. работа. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры
Тепловые явления. Температура. Количество теплоты.
Внутренняя энергия. Теплоемкость. Программное графическое / анимационное моделирование виртуальной лабораторной работы.

9. Сила упругости. Закон Гука
Деформация. Сила упругости. Закон Гука.
PYTHON: массивы.
Программное графическое моделирование закона Гука.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием модели.
Руководство пользователя.

10. Момент силы. Центр тяжести. Рычаг.
Сила. Плечо силы. Момент силы. Рычаг.
Правило равновесия рычага.
PYTHON: векторная графика.
Моделирование равновесия грузов на рычаге.
Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием модели.

9. Лаб. раб. Регулирование силы тока реостатом.
Обратно пропорциональная функция y=k/x.
Сила тока, напряжение, сопротивление. Закон Ома.
PYTHON: цикл for
Графическое моделирование электрических цепей.
Лаб. раб. Регулирование силы тока реостатом.

10. Геометрическая оптика
Линзы. Оптическая ось.
Законы геометрической оптики.
Глаз и зрение. Оптические иллюзии.
PYTHON: циклы, функции.
Моделирование отражения и преломления лучей.

9. Равноускоренное прямолинейное движение
Перемещение. Мгновенная скорость. Ускорение.
Равноускоренное движение.
PYTHON: вложенные циклы.
Анимационное моделирование равноускоренного движения тележки по горизонтальной поверхности.

10. Движение тела, брошенного под углом к горизонту
Траектория полета баллистического снаряда.
PYTHON: оператор tracer().
Моделирование броска тела с высоты.
Моделирование броска тела под углом к горизонту.
Оформление документации программного продукта.

 

 

 
  • Написанию программных анимационных моделей на языке PYTHON с углубленным изучением физики, математики, информатики.
  •  
  • Моделированию и решению задач ЕГЭ и ОГЭ по программе 7-9 класса.
  •  
  • Компьютерному виртуальному выполнению лабораторных работ по физике.

 

Период проведения занятий: с 10 января по 31 мая 2022

 

Курс «Компьютерная физика» дает возможность:

 
  • освоить компьютер как универсальный инструмент в образовании;
  •  
  • сформировать востребованный навык в современном «цифровом» миреумение ставить задачу и составлять алгоритм ее решения;
  •  
  • провести предварительную профориентацию в научно-инженерных областях;
  •  
  • обеспечить 100% родительский контроль (после каждого занятия ученик должен продемонстрировать родителям созданную им программную модель).
 

Ведущий преподаватель – Мансур Рамзанович Джумаев, программист, биофизик, врач-кибернетик.

 

Программа занятий

7 класс

 

Программа 7 класс

Уч. часов

Тематический план занятий по компьютерной физике
Основы создания программных моделей (10 часов)
1. 2 Аналоговый и цифровой миры. Алгоритм. Программные модели.
2. 2 Основные библиотеки и команды языка PYTHON.
3. 2 ЛР*. Измерение малых величин. Калибровка цифрового секундомера
4. 2 Графические модули PYTHON. Отображение сложных фигур
5. 2 ЛР Измерение площади фигуры неправильной формы. Погрешности
Кинематика и динамика (10 часов)
6. 2 Механическое движение. Траектория.  Путь
7. 2 Прямолинейное равномерное движение. Скорость.
8. 2 ЛР. Измерение скорости движения шарика по наклонной плоскости
9. 2 Плотность вещества. Связь массы, плотности и объема
10. 2 ЛР. Определение плотности композитного материала
Строение и свойства вещества  (10 часов)
11. 2 Строение вещества. Строение атома. Квантовая физика.
12. 2 Свойства газов.  Диффузия газов.
13. 2 Наночастицы и их уникальные свойства
14. 2 Свойства жидкостей. Закон Архимеда
15. 2 Давление. Гидравлический пресс
Закон сохранения механической энергии (8 часов)
16. 2 Работа. Мощность. Полезная работа. КПД.
17. 2 Простые механизмы. Рычаг. Блок.
18. 2 Потенциальная энергия. Кинетическая энергия.
19. 2 Сила упругости. Деформация тела. Закон Гука.
20. 2 Дипломный проект. Определение длины и веса рулонных материалов
40 Всего часов

*ЛР – Лабораторная работа

 

               Примерные планы некоторых занятий

2. Основные библиотеки и команды языка PYTHON

Инсталляция программной среды PYTHON

Общие характеристики языка

Основные библиотеки и конструкции языка

Перевод алгоритма  в компьютерную программу

 kfp1

7. Прямолинейное равномерное движение. Скорость

Линейная функция y = kx + b ее график

БиблиотекиTkinter, Turtle.  Оператор tracer(). Цикл for.

Создание программной модели движения автомобиля.

Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием программной модели.

kfp6 

8. Измерение скорости движения шарика на экране

Создание программной модели движения шарика

Выполнение лабораторной работы в среде дополненной реальности

- измерение пройденного пути линейкой на экране

- измерение времени движения шарика при помощи секундомера

 kfp5

8 класс

Программа 8 класс

Уч. часов

Тематический план занятий по компьютерной физике
Основы создания программных моделей (10 часов)
1. 2 Аналогово – цифровое преобразование. Программные модели.
2. 2 Основные библиотеки и команды языка PYTHON.
3. 2 ЛР*. Измерение малых величин. Калибровка цифрового секундомера
4. 2 Аппроксимация физических объектов. Погрешности
5. 2 ЛР Измерение площади фигуры неправильной формы
Кинематика (8 часов)
6. 2 Прямолинейное равномерное движение
7. 2 ЛР. измерение скорости движения шарика по наклонной плоскости.
8. 2 Равноускоренное движение
9. 2 Движение по окружности. Центростремительное ускорение
Основы молекулярной физики (8 часов)
10. 2 Строение вещества. Строение атома. Квантовая физика.
11. 2 Наночастицы и их уникальные свойства.
12. 2 Тепловое движение. температура и её измерение
13. 2 ЛР. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной Tº
Основы электродинамики (8 часов)
14. 2 Электризация тел, электрический заряд, виды зарядов.
15. 2 Закон Ома для участка цепи.Схемы электрических цепей.
16. 2 ЛР. Регулирование силы тока реостатом.
17. 2 Опыт Эрстеда. Магнитное поле, магнитная энергия.
Оптика (6 часов)
18. 2 Законы отражения и преломления света.
19. 2 ЛР. Изучение законов отражения света. Световая ловушка.
20. 2 Дипломный проект. Определение длины и веса рулонных материалов.
40 Всего часов

*ЛР – Лабораторная работа

 

               Примерные планы некоторых занятий

2. Основные библиотеки и команды языка PYTHON

Инсталляция программной среды PYTHON

Общие характеристики языка

Основные библиотеки и конструкции языка

Перевод алгоритма  в компьютерную программу

 kfp1

7. Прямолинейное равномерное движение. Скорость

Линейная функция y = kx + b ее график

БиблиотекиTkinter, Turtle.  Оператор tracer(). Цикл for.

Создание программной модели движения автомобиля.

Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием программной модели.

kfp6 

8. Измерение скорости движения шарика на экране

Создание программной модели движения шарика

Выполнение лабораторной работы в среде дополненной реальности

- измерение пройденного пути линейкой на экране

- измерение времени движения шарика при помощи секундомера

 kfp5

9 класс

Программа 9 класс

Уч. часов

Тематический план занятий по компьютерной физике
Основы создания программных моделей (8 часов)
1. 2 Аналогово – цифровое преобразование. Программные модели.
2. 2 Основные библиотеки и команды языка PYTHON.
3. 2 ЛР*. Измерение малых величин. Калибровка цифрового секундомера
4. 2 Аппроксимация физических объектов. Погрешности
Механические явления (10 часов)
5. 2 Равноускоренное прямолинейное движение. Ускорение
6. 2 ЛР. Изучение движения тела, брошенного горизонтально.
7. 2 Законы Ньютона
8. 2 Импульс. Закон сохранения импульсаРакеты
9. 2 Строение и эволюция Вселенной. Гелиоцентрическая система мира
Строение атома и атомного ядра (8 часов)
10. 2 Строение вещества. Строение атома. Квантовая физика.
11. 2 Ядерные реакцииДеление и синтез ядер.
12. 2 Наночастицы и их уникальные свойства
13. 2 ЛР. Исследование воздействия наночастиц на организм по фото
Механические колебания и волны (8 часов)
14. 2 Свободные колебания. Колебания груза на пружине. 
15. 2 Затухающие колебания. Вынужденные колебания.
16. 2 Звуковые волны. Громкость звука и высота тона.
17. 2 ЛР. Создание программного синтезатора звуков.
Электромагнитные явления (3 часа)
18. 2 Магнитное поле. Электромагнитное излучение (ЭМИ).
19. 2 Воздействие ЭМИ на организм. Применение ЭМИ в медицине.
20. 2 Дипломный проект. 
40 Всего часов

*ЛР – Лабораторная работа

 

               Примерные планы некоторых занятий

2. Основные библиотеки и команды языка PYTHON

Инсталляция программной среды PYTHON

Общие характеристики языка

Основные библиотеки и конструкции языка

Перевод алгоритма  в компьютерную программу

 kfp1

5. Равноускоренное прямолинейное движение. Ускорение.

Линейная функция y = kx + b ее график

БиблиотекиTkinter, Turtle.  Оператор tracer(). Цикл for.

Создание программной модели движения автомобиля.

Решение задач ЕГЭ и ОГЭ с использованием программной модели.

kfp6 

6. Измерение скорости движения шарика на экране

Параболическая функция y=kx2 +b и ее график

Создание программной модели падения шарика

Выполнение лабораторной работы в среде дополненной реальности

- измерение расстояния, которое пролетит шарик,  линейкой

- измерение времени движения шарика при помощи секундомера

 

 kf12

   

Часто задаваемые вопросы

Что такое «Компьютерная физика»?

Компьютерная физика – это дисциплина, объединяющая в себе три предмета (физика, математика, информатика), при помощи программирования на языке Python. Ученики одно-временно изучают программирование и используют его для отображения физических процессов на экране компьютера в виде графических и анимационных программных моделей. Это дает возможность познать окружающий мир через цифровое моделирование на основе знаний физики, математики и информатики.

Зачем нужно изучать программирование?

Даже если вы не планируете становиться программистом, такой навык пригодится и в школе, и в вузе, а потом и на работе в любой области «цифровой экономики».
Программирование – это фундаментальный навык, который учит мыслить абстрактно и системно.
В отличие от других школьных предметов, программирование помогает сразу закрепить его принципы на практике. Чтобы написать простейшую программу, отображающую любой физический процесс, ученик должен:
• понять суть физического процесса
• описать процесс математическими формулами
• изучить необходимые команды языка программирования для написания программы
• написать и отладить компьютерную программу
• написать инструкцию, как другие могут пользоваться его программой
Если написанная программа не работает, ученику приходится разбираться и придумывать решение задачи, что требует большого внимания и усидчивости.

Чем ваши курс отличаются от многочисленных курсов программирования?

Мы обучаем не просто программированию, но и его практическому применению в среднем образовании и в дальнейшей профессиональной деятельности. Наш курс экспериментальный, у него нет аналогов. Программирование – это не только объект изучения, но и средство формирования универсального навыка – отображать реальный мир в виде цифровых программных моделей. Цель курса – не просто погрузить учащихся в виртуальный мир, а дать им инструментарий для гармоничного объединения материального и наступающего «цифрового» мира.

Какой язык программирования лучше изучать?

Существует несколько тысяч языков программирования. Все определяется теми задачами, которые нужно решать. Поскольку мы решаем простейшие задачи с точки зрения программирования, то лучшим языком будет тот, который проще освоить. Отсюда и выбор Python – язык программирования, основные преимущества которого простота освоения и универсальность. В основе своей все языки программирования похожи, т.к. базируются на алгоритмах решения задач. Освоив один язык, легко изучить и любой другой.

Что такое «конвергентная платформа»?

Под конвергентным образованием понимается процесс, направленный на формирование мультидисциплинарной образовательной среды, в которой учащиеся воспринимают мир как единое целое, а не как набор отдельных научных дисциплин. В нашей концепции в «неразрывном переплетении» изучаются программирование, физика, математика, информатика. Аналогично строятся и другие наши курсы, например, «Компьютерная биофизика», в котором к перечисленным выше дисциплинам добавлены биология и инженерия. Таким образом, сформирована «конвергентная образовательная платформа «PROGRAM-MIR» – программируем окружающий мир». На ее базе по таким же принципам будут создаваться и другие курсы, в основе которых лежит программирование.

Как строятся занятия?

Основная форма обучения – это практические занятия – реализация небольших проектов по написанию программ самим учеником. Но для того, чтобы ее написать, требуется проделать большой объем предварительных работ: правильно поставить задачу, изучить физику процесса, повторить математику, подобрать необходимые библиотеки языка программирования. Только после этого начинается кропотливая работа по написанию программы. В процессе работы возникает множество вопросов, которые нужно решать самостоятельно или с помощью преподавателя.

Будет ли контролироваться посещаемость?

На 100% будет контролироваться не только посещаемость, но и работа ученика на занятиях. После каждого занятия ученик должен продемонстрировать родителям работающую компьютерную программу. Даже если родители ничего не понимают в программировании, они на экране компьютера увидят, что программа, написанная их ребенком, работает.

Смогу ли я устроится на работу программистом?

Наши ученики получат полное представление о процессе работы над проектами, связанными с программированием. Курс поможет предварительной профориентации и даст начальный импульс. И если ученик почувствует, что программирование это его жизненный путь, он должен продолжить образование в ВУЗе.

Поможет ли курс «Компьютерная физика» при поступлении в ВУЗ?

Основная задача курса «Компьютерная физика» – сформировать аналитическое алгоритмическое мышление, структурировать знания по физике, математике, информатике. При этом, по каждой рассматриваемой теме решаются задачи ЕГЭ и ОГЭ по физике, математике, информатике. Безусловно, это поможет успешной сдаче экзаменов. Но наш курс не заменит специализированной подготовки по физике, математике, информатике к поступлению в ВУЗы, действующие на подготовительных курсах МФТИ.

 

Остались вопросы? Звоните!

8-800-302-77-42

8-495-542-65-62

8-495-743-29-02