Застосування комп’ютерних технологій на уроках фізики

Актуальність проблеми зумовлена необхідністю пошуків різноманітних форм і методів використання комп'ютера в навчально-виховному процесі у школі з тим, щоб зробити уроки з фізики по справжньому продуктивними, процес навчання цікавим, здійснювати диференційований підхід до навчання, об'єктивно і своєчасно проводити контроль і підведення підсумків.

Мета дослідження - проаналізувати комп'ютерні технології в навчально-виховному процесі на уроках фізики.

Об'єкт дослідження - сучасні технології навчання з використання коп'ютера в навчально-виховному процесі у школі.

Предмет дослідження - форми і методи використання комп'ютера і комп'ютерних технологій в навчальному процесі в школі на уроках фізики.

Гіпотеза дослідження - впровадження в навчально-виховний процес загальноосвітніх шкіл різнобічних форм і методів роботи з використанням комп'ютера і комп'ютерних технологій сприяє розвитку самостійності, активності учнів, залучає і привчає їх до пошукової творчої діяльності, розвиває уяву і модельне бачення.

Завдання дослідження:

Надати поняття нових інформаційних технологій навчання. Визначити задачі та технічне забезпечення навчання в комп'ютерному середовищі. Проаналізувати використання сучасних інформаційних технологій в освіті і принципи впровадження комп'ютерів в навчальний процес. Дослідити шляхи використання комп'ютера і комп'ютерних технологій на уроках фізики у сучасній школі. Розкрити форми і методи використання комп'ютера і комп'ютерних технологій в навчальному процесі в школі на уроках фізики.

Як зазначається в Національній доктрині розвитку освіти України у XXI столітті, одним із пріоритетів розвитку освіти є впровадження сучасних інформаційних технологій, які розширюють можливості учнів у якісному формуванні системи знань, умінь і навичок їх застосування у практичній діяльності, сприяють розвитку інтелектуальних здібностей до самонавчання, створюють сприятливі умови для інтенсифікації навчальної діяльності учнів і вчителя.

Аналіз творів видатних педагогів, учених минулого та сьогодення дає підстави стверджувати, що одним з найдійовіших засобів формування пізнавального інтересу до фізики є використання елементів цікавості. Ставлення учнів до предмета визначається тим, наскільки цікаво побудований навчально - пізнавальний процес. Елементи цікавої фізики стають лише тоді дієвим інструментом, коли їх розглядають як засіб формування пізнавального інтересу, а не як мотив пізнавальної діяльності.

Щоб активізувати процес вивчення фізики, нині широко почали застосовувати комп'ютери.

Застосування в навчанні комп'ютерних технологій дає змогу:

формувати природничо - наукову картину світу; розвивати образне мислення учнів завдяки використанню широких можливостей надання інформації; розвивати творче мислення учнів унаслідок використання динамічних багатомірних методів обробки і надання інформації; розробляти нові методи навчання, орієнтовані на індивідуальні пізнавальні можливості особистості. Основними педагогічними цілями використання комп'ютерних технологій навчання фізики є: розвиток творчого потенціалу учнів, їх здібностей до комунікативних дій, умінь експериментально - дослідницької діяльності, підвищення мотивації навчання; інтенсифікація всіх рівнів навчально - виховного процесу, підвищення його ефективності та якості; реалізація соціального замовлення, зумовленого інформатизацією сучасного суспільства (підготовка користувача засобами комп'ютерних технологій).

Сучасна фізика стала ще й „комп'ютерною" наукою: фізик - експериментатор використовує комп'ютер як невід'ємну частину дослідницької установки, фізик - теоретик працює з ним для моделювання досліджуваних явищ, обоє вони звертаються до комп'ютерних баз даних. Тому Повноцінне вивчення фізики передбачає включення комп'ютера в навчальний процес.

1. Під час викладу нового матеріалу комп'ютер дає змогу супроводжувати його динамічними ілюстраціями, комп'ютерними моделями, текстами і відеофрагментами. Комп'ютерні моделі оживляють матеріал, забезпечують демонстрацію того, що не вдається показати в натуральному експерименті чи важко сприймається на статичних малюнках. Саме інтерактивність комп'ютерних моделей додає процесу навчання нових можливостей.

2. У демонстраційному експерименті комп'ютер використовується або як частина установки, або як пристрій, за допомогою якого можна демонструвати всьому класу такі явища, що вдається спостерігати лише в мікроскоп.

3. Під час розв'язування задач комп'ютер використовується для представлення текстів задач, перевірки відповідей, розрахунків.

4. У випадку проведення лабораторних робіт обробка результатів з використанням спеціальних програм або проведення комп'ютерних лабораторних робіт.

Успішне засвоєння змісту матеріалу здебільшого залежить від широкого застосування дидактичних прийомів, що активізують пізнавальну діяльність учнів. До них належать прийоми зіставлення й порівняння понять, явищ, закономірностей, що мають властивість подібності, застосування аналогій і моделей.

Комп'ютерні лабораторні роботи. Дають можливість виконати лабораторну роботу за допомогою імітаційної моделі. Математичний апарат, закладений у функціонування моделі дає можливість отримувати значення фізичних величин близькі до реальних, і, відповідно, робити правильні висновки про фізичний зміст явища або процесу. Моделі лабораторних робіт реалізовані на основі діяльнісного підходу. Вони передбачають не тільки спостереження фізичних процесів та явищ, які моделюються системою, а безпосередню участь в них учня (наприклад, вибір необхідного обладнання), що суттєво підсилює навчальний вплив лабораторних робіт.

Комп'ютерні лабораторні роботи можуть виконуватися з метою підготовки до виконання реальної лабораторної роботи в фізичному кабінеті, або після її виконання з метою закріплення отриманих вмінь і навичок та розширення можливостей шкільного фізичного експерименту.

У віртуальних лабораторних роботах реалізовано комп'ютерні моделі фізичних явищ та пристроїв і механізмів (наприклад, модель електричного кола з джерелом живлення, реостатом, амперметром, вольтметром і т. д., модель електромагніту, модель електричного двигуна, модель математичного маятника, яка повністю відтворює реальні коливання маятника, моделі важелів з відтворенням поведінки при їх навантаження за допомогою тягарців і т. д.). У моделях, що використовуються в лабораторних роботах, реалізовано математичний апарат, який дозволяє змінювати вхідні параметри досліджуваного процесу і отримувати вихідні дані, що відповідають характеристикам реальних фізичних явищ та процесів. Так, наприклад, зміна положення повзунка реостата зумовлює відповідні зміни сили струму в колі при сталій напрузі згідно закону Ома для ділянки кола; внесення залізного осердя в котушку зі струмом зумовлює підсилення її магнітного поля, що фіксується за допомогою магнітної стрілки і т. д. Передбачено можливість здійснення механічних дій на розсуд учня, що наближує процес виконання лабораторної роботи на комп'ютері до виконання лабораторної роботи в лабораторії.

Кожна комп'ютерна лабораторна робота крім короткого опису з основними завданнями, містить контрольні питання, на які пропонується відповісти учневі після виконання роботи. Контрольні питання реалізовані у вигляді тестів з одиничним або множинним вибором варіантів правильної відповіді.

Результати вимірювань, які виконуються під час лабораторної роботи, можуть заноситися учнями до таблиць і оброблятися з використанням калькулятора та довідкових даних, що дозволяють можливості програмно-методичного комплексу.

У процесі використання ППЗ змінюється роль учителя, який за традиційної організації навчання є, в першу чергу, основним джерелом знань для учня. Вчитель стає наставником і порадником для учня, адже частина його важливих функцій перекладається на ППЗ: подача навчального матеріалу і навчальних завдань, відтворення фізичних явищ і процесів (комп'ютерне моделювання).

Переваги використання ППЗ у навчальному процесі:

1. Учитель має можливість реалізувати різні методи навчання одночасно для кожного з учнів, забезпечуючи індивідуалізацію навчання, а також організовувати групову роботу учнів.

2. Учень може працювати самостійно в оптимальному для нього темпі.

3. Учень може здійснювати управління фізичними явищами і процесами, що моделюються, отримувати й аналізувати результати своїх впливів.

Таким чином, використовуючи комп'ютерні технології навчання, можна:

інтенсифікувати навчально - виховний процес; підвищити зацікавленість учнів; розширити репродуктивний та проблемно - пошуковий процес здобутих знань; візуалізувати процеси, які неможливо безпосередньо спостерігати і зобразити за допомогою таблиць чи статичних моделей.

Застосування комп'ютерних технологій на уроках фізики дозволяє значно підвищити рівень індивідуалізації навчання і як наслідок - глибину засвоєння матеріалу, звільняє учителя від трудомісткої роботи з поточної та підсумкової перевірки знань учнів.

Сильні сторони використання комп'ютера:

Новизна роботи з комп'ютером викликає в учнів підвищений інтерес до навчання та посилює його мотивацію.

Колір, мультиплікація, музика, відео та голосовий супровід розширюють можливості подавання інформації.

Використання комп'ютера на уроках фізики дозволяє в широких межах диференціювати навчання аж до його індивідуалізації, враховувати історію навчання учня та індивідуальні особливості пам'яті, сприйняття, мислення.

За допомогою комп'ютера може бути реалізована особистісна манера спілкування, що створює більш комфортну атмосферу навчання. Це важливо для учня з повільним темпом навчання.

Використання комп'ютера на уроках фізики дозволяє активно включити учня в навчальний процес, зосередити його увагу на найбільш важливому навчальному матеріалі.

Розширюється набір навчальних задач (використовуються задачі моделювання різних ситуацій.

Використання комп'ютера дає учням можливість наочно прослідкувати всі етапи розв'язування задачі, весь процес отримання розв'язку, в тому числі за різними методами, що значно покращує розуміння сутності досліджуваних процесів і явищ.

Завдяки використанню ПК на уроках фізики учні можуть мати доступ до більших об'ємів раніше недоступної інформації, а також розв'язувати задачі, набагато складніші, ніж ті, які можна було розглядати при використанні докомп'ютерних засобів навчання.

Якими можуть бути, виходячи з власного досвіду, шляхи використання комп'ютерів в процесі вивчення фізики:

Систематичний контроль і корекція знань - найважливіші умови успішного навчання. Тестовий контроль привертає увагу вчителів як найбільш оперативний, діючий вид контролю. Він припускає стислість відповіді і його формалізацію, що скорочує час перевірки й оцінки відповіді. У процесі вибору правильної відповіді учні мають можливість порівнювати явища, властивості, класифікувати їх, що активізує розумову діяльність, сприяє розвитку. Самостійна робота з віртуальними підручниками і довідковою інформацією. Обробка результатів лабораторних робіт та програмованих задач. Використання комп'ютерів як вимірювальних пристроїв. Постановка віртуальних фізичних дослідів.

У навчально-виховному процесі комп'ютери використовуються за такими основними напрямами:

Як засіб індивідуалізації навчання. Під час індивідуальної роботи учнів за комп'ютером досягаються значні успіхи у засвоєнні матеріалу. Комп'ютер здатен фіксувати всі етапи роботи учня і оцінювати їх. Вчитель же будь-коли може проаналізувати його дії. Як потужне джерело додаткової інформації. За допомогою ПК можна отримувати величезну кількість інформації, яку можна використати в навчальному процесі. Але потрібно пам'ятати, що комп'ютер не повинен замінювати підручники, книги та інші джерела інформації. Як засіб оцінювання, обліку та реєстрації знань. Використовуючи тестові програми можна досить ефективно оцінити знання учнів, при можливості ПК може надати необхідні рекомендації щодо виправлення помилок. Як потужний засіб творчої діяльності учня. Використання методу проектів дає можливість творчої роботи як кожного учня окремо так і групи учнів.

У "Всесвітній доповіді з освіти" ЮНЕСКО було виділено Три цілі використання комп'ютерів у наш час у різних системах освіти:

перша (традиційна) - як засіб забезпечення набуття учнями мінімального рівня комп'ютерної грамотності; друга - як засіб підтримки та збагачення навчального плану; третя - як середовище для взаємодії між учителями та учнями.

Ефективне використання комп'ютера в навчально - виховному процесі залежить від програмного забезпечення. Комп'ютерні програми з фізики поділяються за дидактичними цілями:

Навчальні програми подають новий матеріал у вигляді окремих, логічно поєднаних блоків і закінчуються набором запитань або тестів. Ці програми сприяють засвоєнню нової інформації та спрямовують процес навчання залежно від рівня знань та індивідуальних здібностей учнів. Тренувальні або програми- тренажери розраховані на повторення і закріплення вивченого матеріалу. Імітаційно - моделюючі програми дозволяють вивчати будь - який розділ на основі моделі. Маніпулюючи доступними для зміни параметрами фізичних величин, учень за реакцією моделюючої системи визначає діапазон їх допустимих змін і усвідомлює суть процесів, які здійснюються під його керівництвом. Діагностичні, контролюючі програми складають переважно на основі тестів. Вони призначені для діагностування, перевірки й оцінювання знань, умінь і навичок учнів. Бази даних - це джерела інформації з різних галузей знань, у яких за допомогою питань відшукують необхідні відповіді, наприклад, для пояснення фізичних понять і термінів. Інструментальні програми дають можливість учням самостійно розв'язувати задачі за короткий час із меншими зусиллями. Вони звільняють від рутинної обчислювальної та статистичної роботи, надаючи учню свободу у виборі методів розв'язання конкретних задач і простір для творчості. Інтегровані навчальні програми поєднують в собі ознаки двох або трьох перерахованих вище класів.

Мультимедійні уроки

Мультимедійні сценарії уроків виконуються у вигляді презентацій з використанням програми Microsoft Office Power Point. Слайди презентацій, зазвичай, містять ілюстративний матеріал для уроку, фрагменти відеофільмів, анімації. При підготовці презентації заздалегідь продумується структура уроку, послідовність слайдів визначає певний темп і логіку викладення матеріалу, тобто створюється сценарій проведення уроку. На слайдах розміщують короткі тези, дати, імена, терміни, визначення, формули, які необхідно учням запам'ятати. Найбільш важливий матеріал для підключення асоціативної зорової пам'яті виділяють кольором, шрифтом, обрамленням тощо. Цифровий матеріал, матеріал, що потребує пояснення таблиць і графіків, графічні задачі зручно представляти, використовуючи програму Microsoft Office Excel, про яку йдеться далі. При цьому використовується гіперпосилання на необхідні Excel-файли.

Комп'ютерна презентація - одна із форм сучасного уроку, яка дозволяє зробити учбовий матеріал яскравим і переконливим.

Є багато позитивних моментів при використанні такої методики:

Яскраві образи без надмірних зусиль надовго запам'ятовуються.

Завдяки рухливості малюнків, схем, таблиць є можливість їх змінювати, доповнювати, корегувати, заповнювати поетапно, частинами, чи повернутись до попереднього моменту, повторити якийсь епізод.

Мультимедійні засоби дають змогу відтворити фізичні процеси, про які на уроках можна говорити, звертаючись лише до уяви учнів, спираючись на їхнє абстрактне мислення. Наприклад: фізичні процеси квантової та атомної фізики, хвильові процеси, електричні явища і т. д.

Використання мультимедійних засобів на уроках сприяє створенню позитивної атмосфери, що має велике значення для сприйняття інформації.

Мультимедійні презентації зручно використовувати на уроках при поясненні нового матеріалу, при повторенні вивченого матеріалу, при організації поточного контролю знань (презентації-опитування), а також в позаурочний час при створенні проектів і творчих робіт з фізики.

Джерелом ілюстративного матеріалу для презентацій служать:

СD-диски мультимедійних курсів фізики "Відкрита фізика", "Бібліотека електронних наочностей", "Фізична віртуальна лабораторія", "Фізика 7кл." "Фізика 8кл.", "Фізика 9кл." "Фізика 10кл." "Фізика 11кл."; СD-диски електронних енциклопедій; Матеріали з Інтернет-джерел ; Матеріали, створені власноруч вчителем чи учнями.

Матеріал в програмі зручно розташовувати окремими блоками - темами. Кожен урок - це окрема презентація, в якій закладені всі етапи уроку. Обсяг матеріалу різних уроків різний, оскільки в деяких випадках я включаю до уроку додатковий матеріал, який допомагає обрати найбільш доступний для розуміння учнів варіант пояснення.

Аналіз науково - методичної літератури та періодичних видань показав, що мультимедійні презентації здатні реалізувати багато проблем процесу навчання, а саме:

використовувати передові інформаційні технології; змінювати форми навчання та види діяльності в межах одного уроку; полегшувати підготовку вчителя до уроку та залучати до цього процесу учнів; розширювати можливості ілюстративного супроводу уроку, подавати історичні відомості про видатних вчених, тощо; реалізувати ігрові методи на уроках; здійснювати роботу в малих групах або індивідуальну роботу; дають можливість роздруківки плану уроку та внесення в нього заміток та коментарів; проводити інтегровані уроки, забезпечуючи посилення міжпредметних зв'язків; організовувати інтерактивні форми контролю знань, вмінь та навичок; організовувати самостійні, дослідницькі, творчі роботи, проекти, реферати на якісно новому рівні з можливістю виходу в глобальний інформаційний простір.

Список використаної літератури

Андрєєва В. М., Григораш В. В. Настільна книга педагога.// Х.: Основа, 2006, 352ст. Використання інформаційних технологій на уроках фізики. //Бібліотека журналу Фізика в школах України. - Основа, 2007, 200ст. Використання інформаційних технологій на уроках фізики в основній школі. //Інтернет ресурси. Державний стандарт базової і повної середньої освіти. Карпова Л. Б. Використання персонального комп'ютера на уроках фізики. //Фізика в школах України. - Основа, 2008, №17, 32ст. Мельник Л. С. Формування ключових компетентностей методами інтерактивного навчання. //Фізика в школах України. - Основа, 2008, №5, 32ст. Наволокова Н. П., Андрєєва В. М. Практична педагогіка для вчителя. //Основа, Х.:, 2009, 120ст. Національна доктрина розвитку освіти. Рябченко Ж. В. Використання комп'ютера під час проведення уроків досліджень. //Фізика в школах України. - Основа, 2010, №11-12, 88ст. Савгира С. М. Використання ІКТ на уроках фізики. //Фізика в школах України. - Основа, 2010, №18, 40ст. Садкіна В. І. 101цікава ідея.//Основа, Х.:, 2009, 88ст. Сіденко О. М. Застосування сучасних ІКТ під час проведення фізичного практикуму. Використання прикладного програмного забезпечення на уроках фізики з метою підвищення рівня навчання. //Фізика в школах України. - Основа, 2008, №4, 32ст. Соловйова О. Ю. Використання комп'ютерних технологій у курсі фізики. //Фізика в школах України. - Основа, 2009, №3, 20ст. Цодікова С. О. Використання персонального комп'ютера на уроках фізики. //Інтернет ресурси. Шарко В. Д. Сучасний урок. //К.: 2006, 224ст.