CC BY
219
УДК 378
НОВЫЕ ПОДХОДЫ В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ
ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
А.М.Ахмедова, О.А.Матвейчева, А.И.Скворцов, А.И.Фишман, Э-Д.Шигапова1
1 Работа выполнена в рамках Государственного контракта №05.043.12.0013 от 23 мая 2014г.
Аннотация: В работе изложено содержание учебного модуля «Проектирование обучения физике с использованием информационно-коммуникационных технологий» - части образовательной программы бакалавриата по укрупненной группе специальностей «Образование и педагогика» (направления подготовки -физика), предполагающих академическую мобильность студентов вузов в условиях сетевого взаимодействия. Раскрыто содержание трех дисциплин модуля: «Информационные технологии в инновационной
педагогической деятельности», «Мультимедийный телеметрический практикум», «Проектирование учебной работы с использованием видеозадач».
Ключевые слова: модуль, педагогическое образование, сетевое взаимодействие, информационные технологии, видеозадачи, телеметрический практикум
NEW APPROACHES TO TEACHING PHYSICS USING
MODERN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES
A.M. Akhmedovа, O.A. Matveyeva, A.I. Skvortsov, A.I. Fishman, E.D. Shigapova
Abstract: The content of the training module "Design the physics education using information and communication technologies" for specialty "Education and Pedagogy" (physics) involving academic mobility of the university students is presented. The module consists of three subjects: Information technology in innovative teaching activities, The multimedia telemetrical practical works and Designing educational work with physical videoproblems. The short description of these subjects is presented.
Keywords: module, teacher education, networking, information technology, videozadachi, telemetry workshop
Развитие мышления и творческих способностей учащихся, формирование у них навыков анализа наблюдаемых процессов, поиск и установление связей между явлениями является приоритетом естественнонаучного образования. Среди наиболее важных практических навыков и умений, которые необходимо развивать у школьников выделяются следующие [1,2]:
- умение задавать вопросы и распознавать проблему;
- способность планировать и проводить исследования;
- умение анализировать и интерпретировать экспериментальные данные;
- навыки использования математических методов, информационных и компьютерных технологий;
- умение извлекать аргументы из наблюдаемых фактов для решения поставленных задач.
Предлагаемый в работе учебный модуль (УМ) «Проектирование обучения физике с
использованием информационно-коммуникационных технологий» в значительной степени направлен на решение этих задач.
УМ является частью образовательной программы бакалавриата по укрупненной группе специальностей «Образование и педагогика» (направления подготовки - физика), предполагающих академическую мобильность студентов вузов в условиях сетевого взаимодействия.
Модуль состоит из трех дисциплин: «Информационные технологии в инновационной
педагогической деятельности», «Проектирование учебной работы с использованием видеозадач», «Мультимедийный телеметрический практикум».
Целью изучения дисциплины «Информационные технологии в инновационной педагогической деятельности» является повышение уровня подготовки студентов, будущих учителей физики,
для решения профессиональных задач с использованием современной компьютерной техники и программных средств.
Основные разделы дисциплины: Основные понятия. Информационные и компьютерные технологии (ИКТ) в образовании. Средства ИКТ используемые в образовании. Мультимедийные средства в системах коммуникаций и обучения. Компьютерные технологии в работе учителя. Электронные средства учебного назначения. Дистанционное обучение.
Структурно прохождение курса включает лекции (18 часов), лабораторные занятия (54 часа), самостоятельные занятия (36 часов). Программой предусмотрен итоговый контроль (экзамен).
В результате освоения этой дисциплины студент:
- приобретёт знания о современном состоянии и тенденциях развития информационных технологий в образовании, об основных программных продуктах и аппаратных средствах, используемых в инновационной педагогической деятельности;
- научится интегрировать современные ИТ в образовательную деятельность (использовать стандартное программное обеспечение в учебно-методической работе; использовать телекоммуникационные технологии в образовательных целях, работать в среде мультимедийных средств; создавать документы разного уровня сложности).
Целью изучения дисциплины «Проектирование учебной работы с использованием видеозадач» является: подготовка студентов к профессиональной деятельности преподавателя физики, способности к творческому осмыслению, анализу и применению современных педагогических и информационных технологий, овладение методикой физического эксперимента, методами решения экспериментальных физических задач.
Видеозадачи - оригинальный образовательный ресурс, использование которого в учебном процессе существенно повышает интерес учеников к предмету и, как следствие, усиливает мотивацию к изучению физики [5].
Суть этого вида ЭОР состоит в следующем. Ученику демонстрируется видеофрагмент, в деталях показывающий то или иное явление природы или натурный эксперимент. Затем предлагается ответить на вопросы качественного и/или количественного характера (дать объяснение увиденному, предложить способ практического использования наблюдаемого явления, вывести аналитические соотношения характеризующие явление, определить значения этих величин и т.п.).
В качестве примера качественной задачи приведем описание видеозадачи «Странные тени». Ученику демонстрируется кювета с водой. В воду погружается карандаш. На дне видна тень, форма которой меняется при движении карандаша. Если карандаш опускается в воду, то на дне кюветы тень карандаша имеет большой чёрный круг. Если же карандаш вынимать из воды, то тень разрывается, и возникает светлое пятно. Учащегося просят объяснить, почему вид тени меняется при движении карандаша.
Важным отличием компьютерной версии видеозадач является наличие специального программного обеспечения - компьютерного инструментария, позволяющего: выбирать систему отсчета; определять координаты объектов; измерять расстояния между объектами в кадре; измерять углы между направлениями на объекты; определять моменты времени событий в клипе; определять громкость звука; определять яркость фрагментов изображения.
Компьютерный инструментарий позволяет существенно расширить круг рассматриваемых проблем, создавать не только качественные, но и количественные задачи [3].
Видеозадачи можно отнести к классу задач с неполным условием: учащийся самостоятельно должен выделить главные моменты в наблюдаемом явлении и понять как извлечь из увиденного необходимые данные. Решение таких задач повышает эффективность обучения навыкам распознавания физического явления, построения и анализа адекватных физических моделей. Анализ и решение видеозадач, по существу, является для школьника небольшим прикладным научным исследованием.
В разделе «Решения» содержатся полные обсуждения разбираемых проблем со всеми необходимыми математическими выкладками. Работа с этим материалом способствует эффективному обучению самостоятельной работе, формирует навыки использования дополнительной литературы.
Освоение дисциплины «Проектирование учебной работы с использованием видеозадач» позволит студенту приобрести опыт создания проблемных ситуаций, мотивирующих детей к познавательной деятельности и развивающих у них критическое мышление.
Основные разделы дисциплины включают: Методику постановки демонстрационного эксперимента. Эвристические методы решения экспериментальных задач. Использование видеозадач для организации урочной и внеурочной деятельности.
Общая трудоемкость дисциплины - 72 часа (лекции - 8 часов, практические занятия - 36 часов, самостоятельная работа - 28 часов). В качестве итогового контроля программой предусмотрен зачет.
В результате изучения этой дисциплины студент познакомится с методами естественнонаучных исследований, системно - деятельностным и проблемным подходами в преподавании физики. Студент научится решать физические задачи, применяя как алгоритмические, так и эвристические методы, определять место физического эксперимента в структуре урока и строить собственную педагогическую систему на основе современных технологий обучения.
Целью изучения дисциплины «Мультимедийный телеметрический практикум по физике» является подготовка студентов к профессиональной деятельности учителя физики: формирование способности к анализу и применению современных информационных технологий, овладение методикой лабораторного физического эксперимента.
Основная идея мультимедийного телеметрического практикума (высокоинтерактивного ЭОР) состоит в использовании компьютерной техники для анализа видео и аудио информации, полученной в ходе реальных экспериментов [4].
На первом этапе учащемуся предлагается просмотреть видеоклип с записью реального физического эксперимента. Далее ему необходимо познакомиться с методическими рекомендациями, в которых сформулированы цель и задача исследования, подробно описаны идея эксперимента и метод обработки экспериментальной информации. После этого он переходит к самостоятельному решению задачи.
При анализе видеоклипа, используется тот же инструментарий, что и в видеозадачнике. Однако здесь появляется возможность переноса измеренных данных в электронную таблицу, где они могут быть проанализированы и представлены в виде графиков. Результаты выполненного исследования учащийся оформляет в виде отчета, используя стандартный редактор WordPad. Таким образом, в распоряжении учащегося оказывается своеобразная видеолаборатория. С её помощью он не только осваивает телеметрический метод измерений физических величин, но и приобретает навыки постановки, обработки данных и обобщения полученных результатов реального эксперимента.
Разделение натурной установки и средств наблюдений и измерений позволяет проводить большую часть работы вне учебной аудитории. Это позволяет шире использовать дистанционный метод обучения, разнообразить и интенсифицировать самостоятельную работу учащихся.
Освоение дисциплины «Мультимедийный телеметрический практикум по физике» расширяет арсенал профессиональных методов будущего учителя, вовлекающих детей в исследовательский процесс и мотивирующих их к познавательной деятельности.
Основные разделы дисциплины включают: Информационные технологии в организации экспериментальных исследований по физике в школе. Методика работы с телеметрическим практикумом ЭОР «Физические эксперименты».
Общая трудоемкость дисциплины -72 часа (лекции - 6 часов, практические занятия - 16 часов, лабораторные занятия - 20 часов, самостоятельная работа - 30 часов). В качестве итогового контроля программой предусмотрен зачет.
В результате освоения дисциплины студент:
- узнает методы и приемы естественнонаучных исследований; этапы подготовки и проведения физического эксперимента; основные требования к проведению физического эксперимента.
- научится анализировать и интерпретировать полученные экспериментальные данные; представлять физическую информацию различными способами;
- приобретёт опыт проведения опытно-экспериментальной работы с использованием информационных технологий и создания модели учебного занятия с использованием ЭОР.
УМ «Проектирование обучения физике с использованием ИКТ» призван помочь будущему учителю освоить арсенал современных информационно - коммуникационных технологий, существенно повышающих эффективность обучения физике. Предложенные авторами учебного модуля подходы позволяют раскрыть ключевую роль эксперимента в физических исследованиях - источника знаний и критерия их истинности, и, как следствие, сформировать у школьников основы научного мировоззрения.
Литература:
1. A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts and Core Ideas. Brief Report, Board of Science Education.- Washington.: The National Academic Press, 2011.- p.283.
2. Krajcik J. Engaging students in scientific practices: what does constructing and revising models look like in the science classroom? Understanding a framework for K-12 science education / J.Krajcik, J.Merritt // The Science Teacher. - 2012.- V.79, N3. .- P.38-41.
3. Скворцов, А.И. Видеозадачник: от наблюдения к измерению / А.И.Скворцов, А.И.Фишман // Журнал Московского Физического Общества, Серия Б. - 2004. -Т.10, вып.4. -С.98-105.
4. Скворцов, А.И. Видеокамера и компьютер. Новые подходы в организации лабораторного физического практикума / А.И.Скворцов, А.И.Фишман // Компьютерные инструменты в образовании. " 2005.- N5.-C16-20.
5. Фишман, А.И. Опыт создания видеозадачника по физике / А.И.Фишман, А.И.Скворцов // Журнал Московского Физического Общества, Серия Б .- 1998. - Т.4, вып.2. - С.90-92.
References:
1. A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts and Core Ideas. Brief Report, Board of Science Education.- Washington.: The National Academic Press, 2011.- p.283.
2. Krajcik J. Engaging students in scientific practices: what does constructing and revising models look like in the science classroom? Understanding a framework for K-12 science education / J.Krajcik, J.Merritt // The Science Teacher. - 2012.- V.79, N3. .- P.38-41.
3. Skvorcov, A.I. Videozadachnik: ot nabljudenija k izmereniju / A.I.Skvorcov, A.I.Fishman // Zhurnal Moskovskogo Fizicheskogo Obshhestva, Serija B. - 2004. -T.10, vyp.4. -S.98-105.
4. Skvorcov, A.I. Videokamera i komp'juter. Novye podhody v organizacii laboratornogo fizicheskogo praktikuma / A.I.Skvorcov, A.I.Fishman // Komp'juternye instrumenty v obrazovanii. " 2005.- N5.-S.16-20.
5. Fishman, A.I. Opyt sozdanija videozadachnika po fizike / A.I.Fishman, A.I.Skvorcov // Zhurnal Moskovskogo Fizicheskogo Obshhestva, Serija B .- 1998. - T.4, vyp.2. - S.90-92.
Сведения об авторах:
Ахмедова Альфира Мазитовна (Казань), кандидат педагогических наук, доцент, кафедра теории и методики обучения физике и информатике, Институт физики, Казанский (Приволжский) федеральный университет
Матвейчева Ольга Анатольевна (Казань), учитель физики, МАОУ «Средняя общеобразовательная школа №39 с углубленным изучением английского языка» Вахитовского района г. Казани
Скворцов Андрей Иванович (Казань), кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра общей физики Казанский (Приволжский) федеральный университет
Фишман Александр Израилович (Казань), доктор физико-математических наук, профессор, кафедра общей физики, Институт физики, Казанский (Приволжский) федеральный университет
Шигапова Эльвера Дамировна (Казань), старший преподаватель, кафедра теории и методики обучения физике и информатике, Институт физики, Казанский (Приволжский) федеральный университет
Information on authors:
Ahmedova A.M. (Kazan), candidate of pedagogical sciences, associate professor, Kazan (Volga region) federal university
Matvejcheva O.A. (Kazan), teacher of physics, municipal autonomous educational institution "secondary school №39 with english-intensive curriculum" of Vakhitovsky district of Kazan
Skvortsov A. I. (Kazan), candidate of physico-mathematical Sciences, associate professor, Kazan (Volga region) federal university
Fishman A.I. (Kazan), doctor of physical and mathematical sciences, professor, Kazan (Volga region) federal university
Shigapova J.D. (Kazan), senior lecturer, Kazan (Volga region) federal university
