CC BY
81
СОВРЕМЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ
© Дудкин А.В.*
Педагогический институт Южного федерального университета, г. Ростов-на-Дону
В статье рассматривается проблема использования современных информационных технологий в обучении физике. Рассматриваются программные средства обучения, в частности электронные учебники и возможности их применения на уроках. Также рассматриваются возможности проведения физического эксперимента с помощью компьютерного моделирования.
Проблема использования информационных технологий в обучении различным предметам, как естественнонаучного, так и гуманитарного циклов, не нова и достаточно хорошо разработана, но в тоже время требует во многом конкретизации и более подробного обращения в рамках предметного использования [2]. В последнее время изучение таких дисциплин, как химия, физика, астрономия, требующих достаточно фундаментальных знаний и устоявшихся умений и навыков наглядно демонстрирует проблему падения уровня успеваемости учащихся при изучении данных предметов.
В то же время привлечение современных информационных технологий, по нашему мнению, может исправить ситуацию. Обратим более пристальное внимание на использование информационных технологий в процессе изучения физики. По нашему мнению, из множества программных средств особого внимания заслуживают следующие электронные учебники:
1. учебное электронное издание «физика» - интерактивный курс физики для 7-11 классов, позволяющий изучить различные разделы физики, практический курс решения задач по всем разделам физики;
2. электронный учебник «Живая физика», включающий виртуальные лабораторные работы, для проведения которых легко и быстро «создаются» экспериментальные установки по изучению различных явлений и процессов;
3. полный интерактивный курс физики «Открытая физика», включающий более 80 компьютерных экспериментов, учебное пособие, видеозаписи экспериментов, звуковые пояснения;
4. использование Microsoft Office в школе. «Учебно-методическое пособие для учителей физики», позволяющее учителю проводить не
* Аспирант кафедры Педагогики.
только тестирование учащихся по основным разделам физики, но и самостоятельно конструировать тесты по всем необходимым разделам;
5. электронное пособие «Сдаем Единый государственный экзамен», включающий в себя все нормативные документы по ЕГЭ, локальную версию портала ege.edu.ru, контрольно-измерительные материалы ЕГЭ за 3 последних года, включающие тесты по физике и программу проверки тестов и выставление баллов за выполнение теста каждому ученику;
6. измерительный комплекс «Архимед», состоящий из персонального компьютера на базе IBM PC, Palm III и выше, набора датчиков (индукции магнитного поля, температуры и др.), программного обеспечения, позволяющего производить обработку накапливаемых в компьютере данных.
Особо нужно отметить качество электронных изданий, в создании которых участвуют авторы, знакомые с аспектами преподавания физики в школе и с проблемами школы в целом. Одним из таких является компьютерный учебный курс под редакцией профессора МФТИ С.М. Козела «Открытая физика « (ООО «Физикон», 1996-2001). Его авторы делают упор на работе с интерактивными моделями, что дает мощный обучающий эффект, повышает заинтересованность учащихся и не может быть реализована никакими иными средствами, кроме компьютера.
В иллюстрируемых ими процессах участвуют не абстрактные материальные точки, а реальные физические тела, работа с которыми вызывает у школьников гораздо больший интерес. Модели выполнены на высоком научном уровне. Изменение одного из исследуемых параметров вызывает четкое, теоретически обоснованное изменение других, зависящих от него параметров. Модели сопровождаются минимумом текстовой информации, поясняющей сущность демонстрируемых физических процессов, что выгодно отличает данный интерактивный курс от большинства других электронных изданий: подробную информацию гораздо удобнее считывать не с монитора, а с листа. Электронное издание должно не дублировать издания печатные, а лишь использовать формы обучения, которые не могут быть реализованы традиционными средствами. В позитивном плане следует отметить и наличие в программе кроме печатного текста аудио комментариев - часть учащихся более восприимчива к звуковой информации.
Эффективность работы школьников с интерактивными моделями огромна. Учащиеся могут видеть на мониторе мультимедийную симуляцию различных физических процессов, одновременно следя за векторами сил, действующих на участвующие в этих процессах тела. Имеется возможность визуализации и других векторных величин - скорости, ускорения, пути и т.п. Кроме того, школьники здесь же могут видеть всевозможные
графики исследуемого физического явления. Все это позволяет обучаемым правильно и глубоко понять суть происходящего процесса, гораздо быстрее, чем это позволяют сделать традиционные средства обучения, установить причинно-следственные связи между физическими величинами. Даже полностью оборудованная школьная лаборатория не может обеспечить той наглядности, которую дают хорошие компьютерные модели.
Программа «Открытая физика» включает в себя достаточный блок задач разной степени сложности, которые используются для подготовки итоговых контрольных работ. Особенно удачным является то, что некоторые типовые задачи сопровождаются развернутым решением, что позволяет учащимся самостоятельно подготовиться к итоговому контролю, если они пропустили некоторые темы. Также в помощь учащимся приводится достаточный теоретический материал по школьному курсу. Недостатком программы «Открытая физика» является то, что изменять параметры можно только в заданном режиме, нельзя увеличить изображение эксперимента на весь экран.
Наибольший интерес у учащихся вызывает программа «Живая физика», так как она имеет большие возможности для творческих работ. В рамках проектной деятельности учащиеся под руководством учителя составляют модели, которые являются наглядным пособием на уроках физики, такие как «Движение Луны вокруг Земли», «Движение тела по наклонной плоскости», «Движение тела, брошенного под углом к горизонту» и т.д. Эти модели оживляются картинками из Windows, созданными в графическом процессоре или полученными с помощью сканера.
Также важное место в формировании практических умений и навыков у учащихся на уроках физики отводится демонстрационному эксперименту и фронтальной лабораторной работе. Физический эксперимент на уроках физики формирует у учащихся накопленные ранее представления о физических явлениях и процессах, пополняет и расширяет кругозор учащихся. В ходе эксперимента, проводимого учащимися самостоятельно во время лабораторных работ, они познают закономерности физических явлений, знакомятся с методами их исследования, учатся работать с физическими приборами и установками, то есть учатся самостоятельно добывать знания на практике.
Но для проведения полноценного физического эксперимента, как демонстрационного, так и фронтального необходимо в достаточном количестве соответствующее оборудование. В настоящее время школьные лаборатории по физике очень слабо оснащены приборами по физике и учебно-наглядными пособиями для проведения демонстрационных и фронтальных лабораторных работ. Имеющееся оборудование не только пришло в негодность, оно также морально устарело и имеется в недостаточном количестве.
В школе на сегодняшний день очень мало оборудования для проведения физического эксперимента, особенно для фронтальных лабораторных
работ. Но даже при полной укомплектованности лаборатории физики требуемыми приборами реальный эксперимент требует очень много времени на подготовку и его проведение. При этом из-за значительных погрешностей измерений, временных ограничений урока реальный эксперимент часто не может служить источником знаний о физических законах, так как выявленные закономерности имеют лишь приближенный характер, зачастую правильно рассчитанная погрешность превышает сами измеряемые величины.
Применение только традиционной методики проведения физического эксперимента приводит к низкому уровню умений и практических навыков учащихся по физике. Ученики не умеют анализировать, понимать и интерпретировать графики и таблицы, полученные в ходе эксперимента, не умеют объяснять суть физических явлений, не понимают закономерности физических процессов, не умеют самостоятельно добывать нужную информацию из различных источников, в том числе электронных. Это влияет на формирование информационной компетентности и уровень обу-ченности учащихся по физике.
На сегодняшний день есть возможность проводить физический эксперимент и фронтальные лабораторные работы, используя виртуальные модели посредством компьютера. Тем самим можно скомпенсировать недостаток оборудования в физической лаборатории школы и, таким образом, научить учащихся самостоятельно добывать физические знания в ходе физического эксперимента на виртуальных моделях, то есть появляется реальная возможность формирования необходимой информационной компетентности у учащихся и повышения уровня обученности учащихся по физике.
Формирование практических навыков учащихся по физике можно эффективно осуществлять, если в учебный процесс включить виртуальные версии школьного демонстрационного эксперимента. Виртуальная среда компьютера позволяет оперативно видоизменить постановку опыта, что обеспечивает значительную вариативность его результатов, а это существенно обогащает практику выполнения учащимися логических операций анализа и формулировки выводов результатов эксперимента.
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. Работа с этими моделями открывает перед учащимися огромные познавательные возмож-
ности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов.
В большинстве интерактивных моделей предусмотрены варианты изменений в широких пределах начальных параметров и условий опытов, варьирования их временного масштаба, а также моделирования ситуаций, недоступных в реальных экспериментах.
Ещё один позитивный момент в том, что компьютер предоставляет уникальную, не реализуемую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощенной теоретической модели, что позволяет быстро и эффективно находить главные физические закономерности наблюдаемого явления. Кроме того, учащийся может одновременно с ходом эксперимента наблюдать построение соответствующих графических закономерностей. Графический способ отображения результатов моделирования облегчает учащимся усвоение больших объемов полученной информации. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков. Также необходимо учитывать, что далеко не все процессы, явления, исторические опыты по физике учащийся способен представить себе без помощи виртуальных моделей (например, диффузию в газах, цикл Карно, явление фотоэффекта, энергию связи ядер и т.д.). Интерактивные модели позволяют ученику увидеть процессы в упрощенном виде, представить себе схемы установок, поставить эксперименты вообще невозможные в реальной жизни.
Для проведения компьютерного эксперимента на уроках физики в современной школе есть необходимая материальная база, которая позволяет широко использовать возможности по внедрению современных информационных технологий в образовательный процесс.
Применение компьютерных технологий позволяет нам не только применять современные формы и методы обучения, но и помогает повысить скорость и точность сбора и обработки информации об успешности обучения учащихся, благодаря компьютерному тестированию и контролю знаний, позволяет вести экстренную коррекцию.
Применение современных информационных технологий повышает и стимулирует интерес учащихся к получению новых знаний, активизирует мыслительную деятельность, благодаря интерактивности, позволяет эффективно усваивать учебный материал [1, с. 87-93]. Учащимся предоставляется возможность моделировать и визуализировать процессы, сложные для демонстрации в реальности, проводить самостоятельно исследовательский поиск материалов, опубликованных в сети Internet, для подготовки докладов и рефератов, тем самым развивать самостоятельность у учащихся, навыки самооценки. Обучение учащихся с помощью компьютерных технологий можно организовать индивидуально, разделять учебный
материал по темпу его изучения, по логике и типу его восприятия учащимися. В отличие от таких привычных пассивных форм как лекция, просмотр видео и кинофильмов ученикам, пользователям компьютера, предлагается постоянное участие в происходящем, происходит приобщение и приучение их поисковой творческой деятельности, развивается воображение и модельное видение. Любая учебная компьютерная программа фактически является моделью, отображающей реальность в виртуальном мире. Ученик познает реальность с помощью компьютера через условные понятия и изображения, их нельзя потрогать, но они фактически двумерны. Применение электронных лабораторных работ способствует формированию информационной компетентности у учащихся, они учатся интерпретировать, систематизировать, критически оценивать и анализировать полученную информацию с позиции решаемой им задачи, делать аргументированные выводы, использовать полученную информацию при планировании и реализации своей деятельности в той или иной ситуации, структурировать имеющуюся информацию, представлять её в различных формах и на различных носителях, адекватных их запросам [3, с. 103].
Список литературы:
1. Иваников А., Кривошеев А., Куракин Д. Развитие сети телекоммуникаций в системе высшего образования // Высшее образование в России. - 1995. - № 2.
2. Информационные технологии в образовании - 2006: сборник научных трудов участников VI научно-практической конференции-выставки 17-19 октября 2006 г. - Ростов-н/Д: Ростиздат, 2006.
3. Матаев Г.Г. Компьютерная лаборатория в вузе и школе: учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004.
ФОРМИРОВАНИЕ ИКТ-КОМПЕТЕНТНОСТИ У БУДУЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО СЕРВИСУ И ТУРИЗМУ
© Евдокимова В.Е.*
Шадринский государственный педагогический институт, г. Шадринск
В статье рассмотрена проблема формирования ИКТ-компетентности у студентов специальности «Социально-культурный сервис и туризм» нацеленная на получение ими знаний и умений в области использования информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в их будущей практической деятельности.
* Ассистент кафедры Теории и методики информатики.
