Geum.ru

Статья в научно-методический журнал. «Применение компьютера и икт на уроках физики.»

Вид материалаСтатья
Подобный материал:
Статья в научно-методический журнал.


«Применение компьютера и ИКТ на уроках физики.»

Представлена в рамках областного этапа конкурса «Учитель года 2008».


"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" (В.Г.Разумовский). Характерная черта образования в России - постоянное совершенствование учебно-воспитательного процесса вместе с развитием общества и созданием единой системы непрерывного образования. Реформация школы направлена на то, чтобы привести содержание образования в соответствие с современным уровнем научного знания, повысить эффективность всей учебно-воспитательной работы и подготовить учащихся к труду в условиях ускорения НТП, авангардные рубежи которого определены как электронизация производства, комплексная автоматизация, ускоренное развитие атомной энергетики, безотходной технологии. Электроника и вычислительная техника становятся компонентами содержания обучения физике и математике, средствами оптимизации и повышения эффективности учебного процесса, а также способствуют реализации многих принципов развивающего обучения.

Нужен ли компьютер на уроках физики? Какова его роль на уроках физики? Его применение принесёт пользу или вред? На эти вопросы продолжаются споры педагогов, психологов и медиков. Компьютеризация идёт такими темпами, что спустя несколько лет компьютеры будут не только в кабинетах информатики каждой школы, но и практически во всех учебных кабинетах. Поэтому именно сейчас необходимо разрабатывать методические рекомендации по применению компьютера на уроках, обоснования по междисциплинарному взаимодействию. В первую очередь необходимо создавать электронные учебные программы, которые должны соответствовать школьной программе, и методические пособия по их использованию, электронные учебники, задачники, репетиторы с удобным и понятным для каждого интерфейсом. Многое из перечисленного уже издано и направлено в школы, теперь остаётся всё это освоить и научить педагогов разных предметов применять электронные учебные пособия на своих уроках. ФИЗИКА - наука, в которой математическое моделирование является важным методом исследования. Сегодня кроме теоретической и экспериментальной физики можно выделить третий раздел вычислительную физику. Одним из наиболее перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических процессов и явлений. Компьютерные модели легко вписываются в урок, позволяя учителю продемонстрировать на экране компьютера (или с помощью проектора) многие физические эффекты, а также позволяют организовать новые нетрадиционные виды учебной деятельности. 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.

Для эффективного вовлечения учащихся в учебную деятельность с использованием компьютерных моделей необходимы индивидуальные раздаточные материалы с заданиями и вопросами различного уровня сложности. Эти материалы могут содержать следующие виды заданий:

1. Ознакомительное задание. (Назначение модели, управление экспериментом, задания и вопросы по управлению моделью).

2. Компьютерные эксперименты. (Провести простые эксперименты по данной модели по предложенному плану, вопросы к ним и результаты измерений).

3. Экспериментальное задание. (Спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов).

4. Тестовые задания. (Выбрать правильный ответ, используя модель)

5. Проектно-исследовательское задание. (Провести эксперимент, доказывающий некоторую предложенную закономерность, или опровергающий её; самостоятельно сформулировать ряд закономерностей и подтвердить их экспериментом. Создать проект или микропроект по теме, используя мультимедийные продуты или сеть ИНТЕРНЕТ.)

6. Творческое задание. (Придумать задачу, решить её, поставить эксперимент для проверки полученных ответов).

Значительное число компьютерных моделей, охватывающих почти весь школьный курс физики, содержится в учебных электронных изданиях: "Физика в картинках", "Открытая физика", "Живая физика". Существуют большие возможности моделирования физических задач в среде MS Excel. Программной средой компьютерного моделирования являются языки программирования.

Принципы применения компьютерной модели на уроке:

1. 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.

2. Компьютерная модель должна помогать разбираться в деталях изучаемого явления или служить иллюстрацией условия решаемой задачи.

3. В результате работы с моделью ученики должны выявить как качественные, так и количественные зависимости между величинами, характеризующими явление.

4. При работе с моделью необходимо предлагать ученикам задания разного уровня сложности, содержащие элементы самостоятельного творчества. На уроках необходимо использовать учебные программы: "Уроки физики 10 класс", "Уроки физики 11 класс" (Из серии "Виртуальная школа Кирилла и Мефодия"), "Репетитор -физика", электронные задачники.

Планирование уроков физики с применением компьютера нужно начинать с тщательного изучения возможностей программных учебных продуктов. Компьютер и ИКТ могут быть применены на любом уроке, поэтому необходимо спланировать, что и когда применить для более эффективного результата. Для этого стоит использовать такие формы проведения урока, как урок - лекция, урок- зачёт, обобщающий урок, урок - исследование, урок - деловая игра, интегрированный урок, урок - семинар, урок решения задач в среде MS Excel, с помощью языков программирования и в обучающих программах. Применение компьютерных программ, проведение перечисленных уроков позволяют успешно сочетать уроки на компьютерах с обычными уроками физики, что обеспечивает своевременное выполнение учебного плана.

Кроме программной составляющей информатизации учебного процесса при обучении физике немаловажной является роль компьютерного оборудования, которое может быть использовано при проведении таких занятий. При этом спектр современных технических средств, поддерживающих информационные и коммуникационные технологии, достаточно обширен и может быть определен следующими основными компонентами:

• Компьютер - универсальное устройство обработки информации; основная конфигурация современного компьютера обеспечивает учащемуся широкие мультимедийные возможности.

• Ноутбук - компьютер, легко переносимый в портфеле, который, вместе с легким мультимедийным проектором может обеспечить аудиовизуальную поддержку выступления учителя, использоваться для подготовки учителем занятия в любом помещении школы или дома.

• Принтер - позволяет фиксировать на бумаге информацию, найденную и созданную учащимися или учителем.

• Мультимедийный проектор, подсоединяемый к компьютеру, видеомагнитофону или телевизору - технологический элемент новой грамотности, радикально повышает уровень наглядности в работе учителя, дает возможность для учащихся представлять результаты своей работы всему классу.

• Интерактивная доска - сенсорный экран, подсоединенный к компьютеру, изображение с которого передает на доску проектор. Достаточно только прикоснуться к поверхности доски, чтобы начать работу на компьютере. Специальное программное обеспечение позволяет работать с текстами и объектами, аудио- и видеоматериалами, Internet-ресурсами, делать записи от руки прямо поверх открытых документов и сохранять информацию. Интерактивная доска предоставляет уникальные возможности для работы и творчества учителя и ученика.

• Устройства для записи или ввода визуальной и звуковой информации (сканер, цифровой фотоаппарат, цифровая видеокамера) дают возможность непосредственно включать в учебный процесс информационные образы окружающего мира.

• Устройства вывода звуковой информации - наушники для индивидуальной работы со звуковой информацией и громкоговорители с оконечным усилителем для озвучивания всего класса. В комплект с наушниками часто входит индивидуальный микрофон для ввода речи учащегося.

• Устройства регистрации данных (датчики с интерфейсами) -существенно расширяют область физических экспериментов, предоставляют возможность для компьютерной обработки данных.

• Устройства, обеспечивающие создание локальной компьютерной сети (концентратор, сетевые платы, сервер), позволяют более эффективно использовать имеющиеся информационные и технические ресурсы, обеспечивают общий доступ к сети Internet.

• Телекоммуникационный блок (модем) - дает доступ к российским и мировым информационным ресурсам, позволяет вести дистанционное обучение, вести переписку с другими школами.

• Мультимедийный лингафонный комплект - предоставляет целый ряд преимуществ и новых возможностей по сравнению с обычным компьютерным классом, оснащенным локальной сетью. Основной возможностью такого компьютерного класса является звуковая и видеосвязь учителя с каждым учащимся в отдельности или группой учащихся, а также речевая и видеосвязь учащихся, объединенных в группу между собой.

Опыт использования компьютера на уроках позволяет предложить следующие 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.

• Методика проведения урока физики с использованием компьютера и ИКТ зависит от подготовленности учителя и от программ, обеспечивающих компьютерную поддержку.

• Реальный эксперимент необходимо проводить всегда, когда это возможно, а компьютерную модель следует использовать, если нет возможности показать данное явление.

• Невозможно использовать компьютер на каждом уроке, т.к. это приведёт к нарушению санитарных норм и повлечёт ухудшение здоровья школьников.

Однако следует остановиться на следующем, что признание образовательного и развивающего потенциала ИКТ привело и к негативной тенденции абсолютизации роли и возможностей применения в процессе обучения физике в школе. Иногда применение ИКТ насаждается искусственно. Однако ни одна образовательная технология не является универсальной, должна найти свою область применения. Анализ опыта применения ИКТ в общеобразовательной школе, позволяет выделить несколько случаев, когда их применение не только нецелесообразно, но и «противопоказано».

1. Замена реального физического эксперимента (и реальных наблюдений физических явлений) в ситуации, когда этот эксперимент (и эти наблюдения) легко или не слишком сложно и вполне безопасно можно провести в форме натурного демонстрационного эксперимента, в том числе компьютеризованного, или в форме самостоятельного ученического эксперимента и самостоятельных наблюдений.

2. Замена чтения книг чтением с экрана, если текст на экране по структуре, по форме представления и интерактивным возможностям ничем от текста в книге не отличается. Есть ситуации, когда чтение старой книги с пожелтевшими страницами, само ощущение теплоты старого текста, может быть написанного необыкновенным, даже гениальным человеком, способно оказать на формирующегося молодого человека такое эмоциональное духовно обогащающее воздействие, которое не заменить яркой картинкой, анимацией или гипертекстом.

3. Замена письма, рисования, выполнения чертежей, составление схем вручную, в том числе при решении физических задач, различными формами компьютерной графики, приводящее к неоправданным потерям времени (во многих случаях не устранимым никаким совершенствованием компьютерных умений ученика) и затормаживающее развитие моторики пальцев и, в конечном счете, развитие мышления.

4. Замена реального человеческого общения, когда надо слушать и слышать, добиваться, чтобы услышали тебя, признавать свою неправоту и радоваться чужому успеху, выражать или скрывать свои чувства в реальности, а не сидя один на один «с монитором» или общаясь на форуме, не отвечая за разумность высказываний и корректность оценок.

Технология планирования, создания и использования электронных учебных материалов на уроках физики состоит из четырех основных шагов:

1. описание целей и условий обучения;

2. разработка сценария;

3. создание материала;

4. оценка и доработка материала на реальной группе учащихся.

На первом этапе нужно четко определиться с необходимостью организации обучения именно в такой форме, продумать цели и задачи обучения, средства обучения. То есть, именно здесь надо ответить на вопрос о целесообразности использования ИКТ на данном уроке.

Второй этап предполагает, что учитель определяется с тем, как будет изложен материал, какие необходимы демонстрации, контрольные упражнения, тесты, домашнее задание и по каким критериям будут оцениваться ученики.

Создание материала на третьем этапе требует больше всего времени: необходимо отобрать и скомпоновать материал, отснять необходимые видеоматериалы, подготовить тесты, иллюстрации и т.д. На этом этапе очень удобно пользоваться блок-схемой урока, по которой потом легко простроить и презентацию. Блок-схемы уроков одного типа (например, урок изучения нового материала) сходны друг с другом.

Последний этап предполагает диагностику уже готовой презентации: классы отличаются уровнем подготовки, могут быть и технические заминки. Практика показала, что некоторые моменты невозможно точно простроить за домашним компьютером, классы по-разному воспринимают материал. Учитель должен быть готов к этому, чтобы внести изменения в процессе проведения урока.

Поиск «границ применимости» ИКТ в обучении физике должен завершиться разработкой системы общих критериев оптимизации способов введения данных технологий в образовательный процесс наряду с другими средствами обучения.

Условная классификация программ обучения дисциплины «Физика» по моему мнению выглядит так.

1) Создание мультимедийных лекций с помощью программы Microsoft Power Point 2000-2007. Программа разработки презентаций, по другому -компьютерных лекций Power Point, входящая в состав пакета Microsoft Office, позволяет подготовить материалы к уроку, комбинируя различные средства наглядности, максимально используя достоинства каждого. Компьютерная лекция - это набор слайдов. Каждый слайд может содержать одно или несколько статичных изображений (фото, рисунки, схемы, диаграммы, текстовые фрагменты). Демонстрация слайда может сопровождаться звуковой записью. Лекция предлагается

вниманию школьников на экране плазменного телевизора или на интерактивной доске (можно корректировать или выделять значимое с помощью электронного маркера) .

Такие компьютерные презентации я использую при изложении нового материала. Например, при изложении темы «Влажность воздуха», «Строение твердых тел. Виды кристаллических структур», «Глаз. Зрение», можно представить основные понятия и определения, а также использовать рисунки. Такие презентации возможны и при закреплении изученного материала.

2) Демонстрационные программы позволяют показать на экране видео­записи физических явлений и опытов или их имитацию.

Анимационные эффекты обеспечивают демонстрацию того, что не удается показать в натуральном эксперименте и трудно воспринимаются на статичных рисунках.

Таким же образом можно продемонстрировать изопроцессы (одновремен­но выяснив интересующую зависимость в газовом законе с помощью графика) или модель теплового движения молекул при повышении температуры.

3) ИТ используются при проведении лабораторных работ. Например, об­работка результатов с использованием универсальных электронных таблиц Microsoft Excel, входящих в комплект Microsoft Office. Среди таких лабораторных работ «Исследование зависимости мощности лампы от напряжения на ее зажимах». После проведения реального физического эксперимента ученик обрабатывает полученные данные с помощью ПК путем использования несложных формул. Достаточно 5-10 минут для ознакомительной беседы перед работой. По результатам эксперимента в этой же программе строится график требуемой зависимости. Затем анализируются полученные результаты эксперимента и объясняется, что некоторые точки графика выпадают из полученной зависимости. Это так называемые случайные точки, объясняемые погрешностью опыта.

4) Большое распространение получили в настоящее время программы тестирования или назовем их контролирующие программы, которые предусматривают возможность контроля усвоения учебного материала при допуске к лабораторным работам или при защите лабораторных работ, а также текущего и итогового контроля знаний и умений. ИТ можно использовать и при проведении внеклассных мероприятий. Например, конкурс компьютерных презентаций- электронных газет о физических явлениях. Этот конкурс может быть проведен на предметной неделе физики. Все вышеизложенное можно представить следующим образом:

1. Мультимедийные презентации MS Power Point

- урок - лекция

- комбинированный урок -внеклассное мероприятие

- объяснение нового материала

- закрепление материала

- фронтальный опрос

2. Электронные таблицы Excel

- лабораторная работа

- урок решения задач

- закрепление знаний

- выполнение лабораторных работ

3. Программы тестирования

- урок контроля знаний

- лабораторная работа

- комбинированный урок

- проверка полученных знаний

4. Программы компьютерного моделирования физических процессов и явлений

- урок - лекция

- комбинированный урок

- лабораторная работа

- объяснение нового материала

- закрепление знаний

Таким образом, при проведении уроков физики с компьютерной поддержкой

используются формы и методы, которые:

-позволяют сделать обучение наиболее привлекательным и доступным для учащихся при сохранении необходимого научного уровня; - решить давно назревшие проблемы личностно ориентированного под­хода к обучению; -развить актуальное сейчас умение работать с компьютерной техникой.


Литература


1. Белостоцкий П. И., Максимова Г. Ю., Гомулина Н. Н. Компьютерные технологии: современный урок физики и астрономии. - Физика, № 20, 1999. -С. 3.

2. Кавтрев А. Ф. Компьютерные модели в школьном курсе физики. Журнал Компьютерные инструменты в образовании, № 2. СПб, Информатизация образования, 1998.С. 4-47.

3. Ларионова М.И., Сидоренко А.Ф. Оценка эффективности предметного урока с применением ИТ / Тезисы XII международной конференции выставки ИТ в образовании.- Москва, 2002.

4. Хотинская Г.И. Информационные технологии управления. - Москва, Дело и сервис,2003.

5. Огородник О.Н. Компьютерные уроки физики // Первое сентября, Физика, 2006, №10, с. 7-10.

6. Коршунов А.С. Дидактические особенности разработки интерактивных компьютерных моделей // Информатика и образование ,2005, №2, с. 78-81.