2.2.5 Фотографии природных явлений. .…………………….…. ….11
2.2.6 Рисунки. ………………..…………………………………. …...11
2.2.7. Текстовые фрагменты ……………………………………. …..11
2.2.8. Обобщающие таблицы ……………………………………..…11
2.3. Виды уроков с использованием информационных технологий .…14-17
2.3.1. Урок-объяснение нового материала…………………………..14
2.3.2. Урок решения задач с последующей компьютерной
проверкой……………………………………………………....15
2.3.3. Лабораторные работы ………………………………….… .….16
2.3.4. Урок закрепления знаний ……………………………….… …16
2.3.5. Урок обобщения и систематизации знаний – исследование ..16
2.3.6. Внеклассная работа………………………………………….…17
2.4 Методика использования компьютерных моделей на
уроках физики ……………………………………………………….…18-20
2.4.1. Виды заданий при работе с компьютерными моделями….…18-20
2.5. Создание презентации и техника проведения урока …….…..…..…21-23
3. Заключение……………………………………………………….…….…24-25
4. Литература. ……………………………………………………..……...…25
1. ВВЕДЕНИЕ
Процесс вхождения школы в мировое образовательное пространство требует совершенствование, а также серьёзную переориентацию компьютерно-информационной составляющей. Информационный взрыв породил множество проблем, важнейшей из которых является проблема обучения. Особый интерес представляют вопросы, связанные с автоматизацией обучения, поскольку «ручные методы» без использования технических средств давно исчерпали свои возможности. Наиболее доступной формой автоматизации обучения является применение компьютера, для обучения и обработки результатов контрольного опроса знаний учащихся. Всё большее использование компьютеров позволяет автоматизировать, а тем самым упростить ту сложную процедуру, которую используют и учителя при создании методических пособий. Тем самым, представление различного рода «электронных учебников», методических пособий на компьютере имеет ряд важных преимуществ.
Во-первых, это автоматизация как самого процесса создания таковых, так и хранения данных в любой необходимой форме.
Во-вторых, это работа с практически неограниченным объёмом данных.
Вычислительная техника, фундаментальным базисом которой служит физика, находит широкое применение в преподавании последней не только как средство, моделирующее математическими методами физические процессы и явления, но и как современное средство наглядности, как средство математической обработки результатов демонстрационного эксперимента и лабораторных работ, контроля и самоконтроля знаний учащихся. Использование компьютера на уроках физики показал, что компьютер помогает готовить задания соответствующие уровню, темпу обучения и стилю каждого ученика. Компьютер открывает новые пути в развитии мышления, предоставляя новые возможности для активного обучения. С помощью компьютера проведение уроков, упражнений, контрольных и лабораторных работ, а также учет успеваемости становится более эффективным, а огромный поток информации - легкодоступным. Использование компьютера на уроках физики также помогает реализовать принцип личной заинтересованности ученика в обучении.
Так как 21 век называют веком информационной цивилизации, то любой учитель, в том числе и учитель физики, должен формировать информационно- коммуникативную компетенцию, а значит, надо учить учеников умению получать информацию из различных источников, и из электронных тоже. А к услугам современного учителя множество информационных порталов, образовательных сайтов и мультимедийных курсов. Можно активно использовать Интернет для подготовки сообщений, докладов, рефератов.
Быстрое развитие компьютерной техники и расширение её функциональных возможностей позволяет широко использовать компьютеры на всех этапах учебного процесса. Большие возможности содержатся в использовании компьютеров при обучении физики. Эффективность применения компьютеров в учебном процессе зависит от многих факторов, это и от "железа", и от качества используемых обучающих программ, и от методики обучения, применяемой учителем. Физика - наука экспериментальная, её всегда преподают, сопровождая демонстрационным экспериментом. Методика обучения физике всегда была сложнее методик преподавания других предметов. Использование компьютеров в обучении физики деформирует методику её преподавания как в сторону повышения эффективности обучения, так и в сторону облегчения работы учителя.
Однако перед каждым уроком, проводимым с использованием компьютера, учителю необходимо продумать, какие модели физических явлений, наблюдаемых на экране компьютера, наилучшим образом позволяют добиться главной цели: понимания основных физических законов и умения применять их для анализа различных физических ситуаций.
2.1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ.
В информатике под информационной (компьютерной) технологией понимают технологию переработки информации на компьютере, в результате которой получается новый информационный продукт (текстовый, графический, звуковой или видеофайл). Цель использования компьютеров в педагогической деятельности состоит в оказании педагогического воздействия на ученика, связанного с сообщением ему новых знаний, формированием умений, созданием оптимальных условий развития существенных сторон его личности, а также тестировании, оценки знаний и умений учащихся.
Понятие информационной технологии в педагогике означает технологию обработки информации на электронных устройствах, связанную с сообщением учебного материала в текстовом, графическом, аудио- и видео- представлениях, решением задач, выполнением измерений, тестированием учащихся и оценкой их знаний и умений. При этом применяются автоматизированные и экспертные обучающие системы, учебные базы знаний, тестирующие программы, электронные книги и энциклопедии, информационно–поисковые системы, мультимедийные системы, создающие эффект виртуальной реальности, образовательные телекоммуникационные сети. Изучение методов обработки информации на ПК предполагает знакомство учащихся с различными текстовыми и графическими редакторами, с базами данных и динамическими таблицами, а также создание и обработка видео-, аудио- и графических файлов.
Информационная технология открывает для учащихся возможность лучше осознать характер самого объекта, активно включиться в процесс его познания, самостоятельно изменяя как его параметры, так и условия функционирования. В связи с этим, информационная технология не только может оказать положительное влияние на понимание школьниками строения и сущности функционирования объекта, но, что более важно, и на их умственное развитие. Использование информационной технологии позволяет оперативно и объективно выявлять уровень освоения материала учащимися, что весьма существенно в процессе обучения.
Применение информационных технологий позволяет индивидуализировать учебный процесс за счет предоставления возможности учащимся как углубленно изучать предмет, так и отрабатывать элементарные навыки и умения. В современной школе, осуществляющей массовое обучение, учитель вынужден работать одновременно с 25 учащимися, обладающими неодинаковым развитием, знаниями и умениями, темпом познания и другими индивидуальными качествами. Компьютер позволяет каждому учащемуся работать самостоятельно, уровень обученности слабых школьников при этом поднимается; не оказываются запущенными и сильные ученики.
Вторая возможность, которую появляется при использовании информационных технологий – развитие самостоятельности учащихся. Ученик решает те или иные задачи самостоятельно, осознанно (не копируя решения на доске или у товарища), при этом повышается его интерес к предмету, уверенность в том, что он может усвоить предмет.
Третья возможность – использование компьютера для освобождения учащихся от рутинных операций при решении задач или выполнении лабораторных работ (вычислений, перевода величин и т. п.).
Четвертая возможность – моделирование на компьютере некоторых физических процессов и явлений, например свободного падения тел, поведение газа при изменении давления, температуры и т. д. Такие модели помогают глубже осознать физическую сущность явления.
Развитие мультимедиа технологии превратило персональный компьютер в эффективное средство для создания чувственно–наглядных образов изучаемых объектов и явлений, построения виртуальной модели реального мира. Интеграция современных средств информационных и коммуникационных технологий делают возможным дистанционное образование (предоставление образовательных услуг пользователям Интернета), получение доступа к информационным ресурсам глобальной сети.
Информационные технологии, наиболее часто применяемые в учебном процессе, можно разделить на две группы:
1) мультимедиа технологии, ориентированные на локальные компьютеры (обучающие программы; компьютерные модели физических процессов; демонстрационные программы; компьютерные лаборатории; лабораторные работы; электронные задачники; контролирующие программы; дидактические материалы);
2) сетевые технологии, использующие локальные сети и глобальную сеть Internet
2.1.1. Мультимедиа технологии.
Мультимедиа –– это компьютерная технология, обрабатывающая и сочетающая в себе текстовую, графическую, аудио- и видео- информацию, различные анимации и компьютерные модели. При этом используются файлы, содержащие в себе связи с другими текстовыми, графическими, видео- или звуковыми файлами. Внутри гипертекстового документа некоторые фрагменты текста выделены. При их активизации можно перейти на другую часть этого же файла или запустить другой файл на этом или другом ПК.
В учебном процессе мультимедиа–технологии могут использоваться для обработки графических, видео– и аудиофайлов, для создания различных презентаций, обучающих, развивающих программ, компьютерных энциклопедий и гипермедиа- и телемедиа-книг. При этом достигается эффект виртуальной реальности –– некоторой модели реального мира, содержащей реально несуществующие объекты, с которыми взаимодействует пользователь. Преимущество мультимедийных продуктов: одновременное использование нескольких каналов восприятия, создание виртуальных моделей реальных ситуаций, явлений и экспериментов, визуализация абстрактной информации за счет динамического отображения процессов, установление ассоциативных связей между различными объектами.
Система виртуальной реальности погружает обучаемого в воображаемую трехмерную модель реального мира. Она обеспечивают "непосредственное" взаимодействие с различными объектами этого мира и манипулирование ими. Это качественно изменяет механизм восприятия и осмысления получаемой информации, способствует формированию чувственно-наглядного образа изучаемого явления. Мультимедийные средства обучения должны соответствовать дидактическим требованиям научности, доступности, проблемности, наглядности, сознательности, систематичности и последовательности обучения.
Современный электронный учебник является комплексом программного и педагогического обеспечения, в котором широко используются интерактивный текст, мультимедийные картинки, видеофрагменты, анимации, учебный материал разбит на систему модулей, связанных гиперссылками. Электронная учебная энциклопедия—это упорядоченная система отдельных модулей, в каждом из которых представлена информация по соответствующему вопросу. Используется гипертекст, содержащий рисунки, фотографии, анимации, фильмы с аудиосопровождением. Иногда содержатся методические рекомендации и задания для учащихся.
Набор образовательных CD и DVD дисков, содержащих различные обучающие и тестирующие программы, электронные учебники и энциклопедии, учебные фильмы, тематический каталог предметных и методических пособий, позволяет создать электронную медиатеку, которую удобнее всего организовать на базе компьютерного класса, имеющего выход в Интернет.
В результате использования мультимедиа–технологии повышается интерес к физике, растет качество образования, активизируется познавательная деятельность, формируется научное мышление, осуществляется индивидуальный дифференцированный подход, творческое развитие личности, учащиеся глубже овладевают компьютерной техникой.
2.1.2. Сетевые технологии
Развитие компьютерной техники и средств связи обусловило появление и распространение вычислительных сетей. В идеале: школы имеют компьютерные классы и лаборатории, в которых компьютеры объединены в локальную сеть, допускающую выход в Интернет.
Совокупность компьютеров после их объединения в сеть приобретает качественно иные свойства, расширяя возможности пользователя. Использование общих информационных и аппаратных ресурсов позволяет изменить работу учителя и учащихся, применяемую методику. Учитель, сидя за головным компьютером, может обратиться по сети к другому компьютеру, за которым работает учащийся, скачать с него файлы, либо использовать его аппаратные ресурсы (накопитель, Web-камера, сканер, принтер и т.д.).
Интернет-технология –– автоматизированный способ хранения, передачи и получения требуемой информации, существующей в режиме постоянного обновления, с помощью глобальной телекоммуникационной сети. Всемирная Паутина (World Wide Web –– WWW) позволяет получать доступ к различным каталогам, базам данных, пользоваться электронной доской объявлений, проводить компьютерные конференции, общаться в реальном масштабе времени, то есть читать информацию по мере ее ввода другим пользователем. Это делает возможным доступ обучаемых к информационным ресурсам по Интернет, использование электронной почты для рассылки учебных текстов и контрольных работ.
Полноценное информационное обеспечение учебного процесса предусматривает создание единого информационно-образовательного пространства. Для этого необходимо:
1. Объединить компьютеры одного или нескольких компьютерных классов в единую локальную вычислительную сеть (ЛВС), создать сервер, обеспечить авторизацию и регистрацию пользователей.
2. Организовать файл-сервер, обеспечивающий электронный документооборот, запись и чтение файлов, хранящихся на сервере, с любого компьютера сети.
3. На сервере создать динамично развивающийся внутренний сайт, содержащий файлы с конспектами лекций, учебными программами, методическими рекомендациями и т.д.
4. Через модем подключить сервер к глобальной сети Интернет, установить программное обеспечение, позволяющее выйти в Интернет с любого компьютера локальной сети.
5. Создать внешний сайт учебного учреждения или его подразделения, разместить его на сервере провайдера (организации, обеспечивающей подключение к Интернет).
Организация локальной сети и ее подключение к Интернету качественно изменяет работу учителя и учащихся, позволяя сделать следующее:
1. Создать на сервере базу данных, содержащую, например, информацию об учащихся, их оценки. Система позволяет обратиться к базе данных с запросом и выдать на компьютер требуемую информацию. При наличии доступа авторизированный пользователь может с любого компьютера изменить содержимое базы данных.
2. Просмотреть внутренний сайт образовательного учреждения, скачать электронный вариант лекций, учебных заданий, методических рекомендаций, экзаменационных билетов.
3. Подключиться к Интернету, использовать электронную почту, скачивать полезную информацию, использовать различные справочные системы, дистанционное образование.
4. Развивать внешний сайт образовательного школы публиковать на нем информационные материалы о планируемых и прошедших мероприятиях (олимпиадах, конференциях), работы учащихся и учителей.
2.2. ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
В настоящее время существует множество методологических и организационных моделей информатизации учебного процесса, которые позволяют реализовать различные формы проведения занятий. Возможна индивидуальная и групповая форма работы учащихся с информационными и коммуникационными технологиями, а также общеклассная форма проведения занятий с применением иллюстративно-демонстрационных приложений, проецируемых на экран или интерактивную доску с помощью мультимедийного проектора.
Организация работы с программированными электронными учебниками, контролирующими программами и программами-практикумами возможна только в режиме обеспечения каждого участника группы персональным компьютером. Именно в этом случае достигается максимальная эффективность использования электронных ресурсов для целей интенсификации обучения и приобщения учащихся к информационным технологиям в ходе обучения физике.
При использовании локальной компьютерной сети открываются совсем новые пути индивидуализации обучения. Учитель может сочетать групповой и индивидуальный режимы работы. Так на уроке, посвященном закреплению материала, одна часть учащихся может выполнять тест по теме прямо на компьютере. Вторая часть при этом самостоятельно меняет режимы компьютерной симуляции и готовится к демонстрации этой компьютерной модели с рассказом о наблюдаемых явлениях и их закономерностях. В ходе их рассказа этот фрагмент уже демонстрируется на все мониторы в режиме отсутствия звукового сопровождения. Третья группа учащихся может собирать таблицу с объектами, в которой представлено использование данного физического явления на практике, и затем выступить перед учащимися, когда уже на все мониторы будет подаваться одно и то же изображение с собранной ими таблицей. Четвертая группа – несколько раз просмотрит видеофрагмент лабораторного эксперимента и попытается реализовать его на демонстрационном столе из блоков, приготовленных учителем
В случае выбора общеклассной формы проведения занятий полезно использовать различные библиотеки электронных наглядных пособий и созданные на их основе презентации по теме урока. Информационные объекты, входящие в эти библиотеки можно классифицировать по следующим типам.
2.2.1. Видеофрагменты, представляющие собой снятые в школьной лаборатории физические эксперименты, занимательные опыты, современные игрушки (сувениры), в которых наблюдаются эффектные физические явления, и современные технические устройства, используемые в медицине. Видеофрагменты имеют звуковое сопровождение, в котором объясняются принципы действия устройства, излагается элементы содержания курса физики, связанные с происходящим на экране явлением. Возможна остановка фрагмента в ходе просмотра и повторный его просмотр. Видеофрагменты полезно использовать при недостаточной укомплектованности кабинета физики средствами, позволяющими проводить демонстрационные опыты и эксперименты. Видеофрагменты по месту съемки могут быть разбиты на натурные и лабораторные.
Натурные видеосъемки демонстрируют использование физических принципов в работе современной техники. Такие видеофрагменты без сомнения украсят урок с передачей новой информации учащимся. Достаточно традиционно на уроках сначала рассматриваются теоретические принципы, в основе которых лежат лабораторные эксперименты, а затем применение этих принципов в технике. Такой ход изложения повторяет последовательность этапов реального познания мира физикой. Однако не следует забывать, что цель учителя поставить перед учеником интересную задачу, заинтересовать проблемой. Именно в этом случае урок оказывается эмоционально окрашенным, появляется мотивация к изучению нового материала и он лучше усваивается. Поэтому, интересный эпизод, снятый в реальной практике, можно поставить в начале урока, чтобы в течение урока ответить на вопрос, как же это происходит.
Лабораторные видеосъемки, в свою очередь, можно разделить по критериям отбора на классические, новые и занимательные.
Классические опыты описаны в методической литературе (свойства электромагнитных волн СВЧ-диапазона, притяжение свинцовых цилиндров, волны на пружине и т.д.), которые требуют высокой квалификации учителя, наличия соответствующего исправного оборудования. Ряд известных экспериментов требуют затемненного кабинета, длительной подготовки или проекционного оборудования (отражение свечи, поляризация света, полное внутреннее отражение), поэтому их также сложно показать в реальных условиях.
Среди новых экспериментов можно отметить опыты с использованием фотодатчиков, соединенных с компьютером (равноускоренное движение тележек на магнитной подушке по наклонной плоскости, период колебаний маятника). Кроме того, в современных программных продуктах имеются видеосъемки различных занимательных игрушек, которые особенно интересны для школьников. Среди них – классические демонстрации (китайский гусь, артезианский водолаз) и современная сувенирная продукция (тлеющий разряд).
Конечно, если имеется возможность показать реальный эксперимент, то это следует сделать. В этом случае видеофрагменты хороши для аттестационных целей, повторения, самостоятельной работы учащихся.
2.2.2. Звуковые фрагменты, являющиеся записанными в файл дикторскими комментариями к рассматриваемому физическому процессу или явлению. Их можно проиграть, остановить, перемотать вперед, перемотать назад, поставить на паузу.
2.2.3. Анимации, представляющие собой динамичные иллюстрации теоретических представлений, работы технических устройств или природных явлений. Некоторые из них является короткими фрагментами без звука, которые могут сопровождать рассказ учителя, другие анимации имеют звуковое сопровождение, согласованное с визуальными смысловыми акцентами, и может использоваться для самостоятельного просмотра учащимися с последующим обсуждением.
С помощью компьютерных анимаций можно показывать схемы процессов, объяснение протекания которых связано со знанием структуры вещества на атомно-молекулярном (давление газов, протекание тока, ядерные реакции) или планетарном уровне (образование ветров, магнитное поле Земли, солнечное затмение). Кроме того, их удобно использовать для демонстрации в динамике принципов действия технических устройств (насос, множительный аппарат, двигатель и т.д.), в которых невозможно увидеть процесс в ходе работы механизма. Третий тип анимаций призван облегчить введение абстрактных понятий, физических величин, которые связаны с изменением какого-либо параметра во времени (движение относительно разных систем отсчета, ускорение как изменение вектора скорости, правило буравчика и т.д.).
2.2.4. Компьютерные интерактивные модели, представляющие собой схемы, графики, имитации процессов и экспериментов, задания, игры, исходные параметры которых задаются пользователем, протекание процессов рассчитывается с использованием физических законов. Результат расчетов представляется в виде статичной или динамичной картины. На основе моделей можно вести изложение материала, составлять задания для тренинга по усвоению понятий и физических законов.
2.2.5. Фотографии природных явлений, бытовых приборов и приспособлений, экспериментальных установок, технических объектов, портреты ученых. Они призваны проиллюстрировать экспериментальную базу, на которой строятся физические представления и многочисленные технические применения физических явлений, открытых в лаборатории.
2.2.6. Рисунки, которые являются статичными иллюстрациями к текстам сопровождаемых учебников и представляют собой схемы приборов, экспериментальных установок, электрических цепей, образное представление физических величин, символьное изображение протекающих процессов, модельных представлений об их протекании, а также графики зависимостей физических величин от времени, расстояния и т.п., диаграммы, иллюстрирующие взаимосвязь различных физических параметров объектов
2.2.7. Текстовые фрагменты, представляющие собой определения физических понятий, величин, явлений, формулировки законов и границ их применимости, описания важнейших технических устройств, упоминающихся в школьных учебниках.
2.2.8. Обобщающие таблицы, являющиеся сводом основных понятий и законов, изученных в данной теме. Обобщающие таблицы могут содержать разнообразную информацию: текстовую, графическую, символьную и т.д.
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.
В зависимости от целей, возлагаемых учителем для проведения урока, и от формы самого занятия возможно использование различных конфигураций перечисленного оборудования. Ниже представлены некоторые варианты использования технических средств информационных и коммуникационных технологий при различной оснащенности учебного процесса.
Автономный компьютерный класс и принтер – такая конфигурация оборудования может быть использована учителем при индивидуальной работе с учениками (демонстрация того или иного информационного объекта, показ презентации, проектная деятельность, проведение тренингов, тестов, игровых упражнений на закрепление приобретенных знаний), использование принтера будет полезно при подготовке раздаточного иллюстративного материала и распечатке домашнего задания.
Компьютер и мультимедийный проектор (для усиления учебного эффекта возможно использование интерактивной доски) – учитель может демонстрировать на экране информационные объекты, обеспечивая тем самым предоставление развернутой комбинированной информации с помощью средств мультимедиа. Удобным является использование такой конфигурации при объяснении новой темы или обсуждении пройденного материала, а также при организации устного опроса учащихся или при проведении коллективного тестирования класса по созданным учителем материалам теста.
Компьютерный класс, оснащенный локальной сетью и сканером, имеющий общий доступ в Internet – в процессе работы учитель может предоставлять доступ ученикам к файлам презентаций, информационным ресурсам школьного сервера и сети Internet по изучаемой теме. Использование сканера и различных информационных ресурсов незаменимо при проведении проектной деятельности учащихся. Кроме того, при такой конфигурации оборудования появляются практически неограниченные возможности для информатизации и интенсификации учебного процесса, а именно, учащиеся могут самостоятельно и под руководством учителя проводить исследования, закреплять полученные знания, решать задачи и выполнять упражнения.
2.3. ВИДЫ УРОКОВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
2.3.1. Урок-объяснение нового материала.
Благодаря использованию информационных технологий на уроке можно показывать фрагменты видеофильмов, редкие фотографии, графики, формулы, анимацию изучаемых процессов и явлений, работу технических устройств и экспериментальных установок, послушать музыку и речь, обратиться к интерактивным лекциям.
Изложение нового материала, можно проводить с использованием одного компьютера, находящегося рядом с демонстрационным столом. Все физические эксперименты можно сопровождать использованием компьютерной программы, в которой содержатся и проводятся демонстрации опытов с одновременно строящимися графиками, прилагаются пояснения происходящих процессов и явлений. Этот подход в компьютерной программе применяется ко всем основным темам школьного курса физики, что позволяет быстрее и качественнее объяснить учебный материал, повышает наглядность и доступность обучения, даёт возможность демонстрировать неоднократно явления и процессы как в дискретном, так и анимационном режимах. Просматривать изучаемые явления одновременно со строящимися графиками, менять в программе компьютера параметры факторов, создающих явления. Позволяет разносторонне демонстрировать ход опытов, а учащимся глубже осваивать учебный материал. Использование этой программы эффективно на этапах закрепления и повторения учебного материала как в индивидуальном, так и групповом обучении.
В результате использования обучающих программ происходит индивидуализация процесса обучения. Каждый ученик усваивает материал по своему плану, т.е. в соответствии со своими индивидуальными способностями восприятия. В результате такого обучения уже через 1-2 урока (занятия) учащиеся будут находиться на разных стадиях (уровнях) изучения нового материала. Это приведет к тому, что учитель не сможет продолжать обучение школьников по традиционной классно-урочной системе. Основная задача такого рода обучения состоит в том, чтобы ученики находились на одной стадии перед изучением нового материала и при этом все отведенное время для работы у них было занято. По-видимому, это может быть достигнуто при сочетании различных технологии обучения, причем обучающие программы должны содержать несколько уровней сложности. В этом случае ученик, который быстро усваивает предлагаемую ему информацию, может просмотреть более сложные разделы данной темы, а также поработать над закреплением изучаемого материала. Слабый же ученик к этому моменту усвоит тот минимальный объем информации, который необходим для изучения последующего материала. При таком подходе к решению проблемы у преподавателя появляется возможность реализовать дифференцированное, а также разноуровневое обучение в условиях традиционного школьного преподавания.
Существует несколько вариантов использования реальных физических экспериментов и показа компьютерных экспериментов, интерактивных моделей и видеофрагментов. Видеофильмы, интерактивные модели, пошаговые анимации позволяют показать объекты в движении, изменении, развитии, поэтому являются важнейшими средствами иллюстрации объяснения учителя. Именно с их помощью можно показать такие явления и эксперименты, которые недоступны непосредственному наблюдению, например, эволюцию звезд, ядерные превращения и т.п. С помощью моделей из виртуальной лаборатории можно смоделировать процессы, происходящие в циклотроне, масс-спектрометре, показать движение электронов в магнитном поле и т.д. Демонстрация опытов, микропроцессов, которые нельзя проделать в школе, возможна без показа реальных экспериментов.
2.3.2. Урок решения задач с последующей компьютерной проверкой.
Учитель предлагает учащимся для самостоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания индивидуальные задачи, правильность решения которых они могут проверить, поставив компьютерные эксперименты. Самостоятельная проверка полученных результатов, при помощи компьютерного эксперимента, усиливает познавательный интерес учащихся, а также делает их работу творческой, а зачастую приближает её по характеру к научному исследованию. В результате многие учащиеся начинают придумывать свои задачи, решать их, а затем проверять правильность своих рассуждений, используя компьютерные модели. Учитель может сознательно побуждать учащихся к подобной деятельности, не опасаясь, что ему придётся решать ворох придуманных учащимися задач, на что обычно не хватает времени. Более того, составленные школьниками задачи можно использовать в классной работе или предложить остальным учащимся для самостоятельной проработки в виде домашнего задания.
2.3.3. Лабораторные работы.
Для проведения такого урока необходимо, прежде всего, разработать соответствующие раздаточные материалы раздаточные, то есть бланки лабораторных работ. Задания следует расположить по мере возрастания их сложности. Вначале имеет смысл предложить простые задания ознакомительного характера и экспериментальные задачи, затем расчетные задачи и, наконец, задания творческого и исследовательского характера..
Появляется возможность выполнить работу в виртуальной лаборатории путем выбора различных начальных параметров.
Использование на уроке компьютерного класса позволяет существенно сократить время выполнения и проверки лабораторной работы. Ученики заносят результаты измерений в готовые таблицы, производя подсчет сразу в компьютере. В оставшееся время можно поработать над задачами, условия которых занесены в компьютер, и затем произвести проверку и сравнить свое решение с правильным решением, предложенным специальной компьютерной программой.
Задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. Ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы, ибо знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Учитель в этих случаях является лишь помощником в творческом процессе овладения знаниями.
При планировании уроков необходимо учитывать специфику технических условий, в которых будет проходить урок, то есть сколько компьютеров в классе: один или это полноценный компьютерный класс? Именно от этого и будет зависеть, ограничиться ли показом видеофрагмента и интерактивного эксперимента для всего класса через видеопроектор, или имеется возможность полноценной работы с тестирующим комплексом, лабораторными компьютерными работами, виртуальными моделирующими средами.
2.3.4. Урок закрепления знаний.
Можно предложить учащимся для самостоятельного решения в классе или дома задачи, правильность решения которых они смогут проверить, поставив компьютерные эксперименты.
Самостоятельная проверка полученных результатов при помощи компьютерного эксперимента усиливает познавательный интерес учащихся, делает их работу творческой, а в ряде случая приближает её по характеру к научному исследованию.
В результате, на этапе закрепления знаний многие учащиеся начинают придумывать свои задачи, решать их, а затем проверять правильность своих рассуждений, используя компьютер. Составленные школьниками задачи можно использовать в классной работе или предложить остальным учащимся для самостоятельной проработки в виде домашнего задания.
2.3.5. Урок обобщения и систематизации знаний – исследование.
Учащимся предлагается самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель, и получить необходимые результаты. Тем более, что многие модели позволяют провести такое исследование буквально за считанные минуты. Конечно, учитель помогает учащимся на этапах планирования и проведения экспериментов.
Учащимся предлагается на этапе обобщения и систематизации нового учебного самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель или виртуальную, лабораторию, и получить необходимые результаты. Компьютерные модели и виртуальные лаборатории позволяют провести такое исследование за считанные минуты. Конечно, учитель формулирует темы исследований, а также помогает учащимся на этапах и проведения экспериментов.
Задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. По указанной причине такие уроки особенно эффективны, так как ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы. Эти знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Учитель в таких случаях является лишь помощником в творческом процессе формирования знаний.
2.3.6. Внеклассная работа
Широк диапазон использования компьютера и во внеклассной работе: он способствует развитию познавательного интереса к предмету, расширяет возможность самостоятельного творческого поиска наиболее увлеченных физикой учащихся. Одной из форм использования компьютера во внеклассной работе является составление учебных программ самими обучаемыми. При этом ребята не только углубляют и расширяют знания по теме, но и активно мыслят, привлекают для решения проблемы ранее полученные знания, проводят синтез, анализ, обобщение и выводы, способствующие всестороннему самостоятельному рассмотрению поставленной задачи. Составление программы стимулирует мыслительную активность, развивает творческие способности учащихся, способствует эмоциональному удовлетворению и самоутверждению в глазах окружающих
2.4. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ НА УРОКАХ ФИЗИКИ.
Прежде всего, чрезвычайно удобно использовать компьютерные модели в демонстрационном варианте при объяснении нового материала или при решении задач.
Когда же оправдано использование компьютерных моделей на уроках физики?
Прежде всего, в тех случаях, в которых возникает существенное преимущество по сравнению с традиционными формами обучения. Одним из таких случаев является использование компьютерных моделей в учебном процессе. Следует отметить, что под компьютерными понимают компьютерные программы, которые позволяют имитировать физические явления, эксперименты или идеализированные ситуации, встречающиеся в задачах.
В чем же преимущество компьютерного моделирования по сравнению с натурным экспериментом? Прежде всего, компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов. При использовании моделей компьютер предоставляет уникальную, не достижимую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощённой модели. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет варьировать временной масштаб событий, а также моделировать ситуации, не реализуемые в физических экспериментах.
Работа учащихся с компьютерными моделями чрезвычайно полезна, так как компьютерные модели позволяют в широких пределах изменять начальные условия физических экспериментов, что позволяет им выполнять многочисленные виртуальные опыты. Такая интерактивность открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. Некоторые модели позволяют одновременно с ходом экспериментов наблюдать построение соответствующих графических зависимостей, что повышает их наглядность.
Конечно, такие демонстрации будут иметь успех, если учитель работает с небольшой группой учащихся, которых можно рассадить вблизи монитора компьютера или, если в кабинете имеется проекционная техника, позволяющая отобразить экран компьютера на стенной экран большого размера. В противном случае учитель может предложить учащимся самостоятельно поработать с моделями в компьютерном классе или в домашних условиях, что иногда бывает более реально.
Следует отметить, что при индивидуальной работе учащиеся с большим интересом повозятся с предложенными моделями, пробуют все регулировки, как правило, не особенно вникая в физическое содержание происходящего на экране. Как показывает практический опыт, обычному школьнику конкретная модель может быть интересна в течении 3 -5 минут, а затем неизбежно возникает вопрос: «А что делать дальше?»
Что же нужно сделать, чтобы урок в компьютерном классе был не только интересен по форме, но и дал максимальный учебный эффект?
Учителю необходимо заранее подготовить план работы с выбранной для изучения компьютерной моделью, сформулировать вопросы и задачи, согласованные с функциональными возможностями модели, также желательно предупредить учащихся, что им в конце урока будет необходимо ответить на вопросы или написать небольшой отчёт о проделанной работе. Идеальным является вариант, при котором учитель в начале урока раздаёт учащимся индивидуальные задания в распечатанном виде.
2.4.1. Виды заданий при работе с компьютерными моделями.
1.Ознакомительное задание
Это задание предназначено для того, чтобы помочь учащемуся понять назначение модели и освоить её регулировки. Задание содержит инструкции по управлению моделью и контрольные вопросы.
2.Компьютерные эксперименты
После того как компьютерная модель освоена, имеет смысл предложить учащимся 1 - 2 эксперимента. Такие эксперименты позволяют учащимся глубже вникнуть в смысл происходящего на экране.
3.Экспериментальные задачи
Далее можно предложить учащимся экспериментальные задачи, то есть задачи, для решения которых необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент. Как правило, учащиеся с особым энтузиазмом берутся за решение таких задач. Несмотря на кажущуюся простоту, такие задачи очень полезны, так как позволяют учащимся увидеть живую связь компьютерного эксперимента и физики изучаемых явлений.
4.Расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой
На данном этапе учащимся уже можно предложить 2 - 3 задачи, которые вначале необходимо решить без использования компьютера, а затем проверить полученный ответ, поставив компьютерный эксперимент. При составлении таких задач необходимо учитывать как функциональные возможности модели, так и диапазоны изменения числовых параметров. Следует отметить, что, если эти задачи решаются в компьютерном классе, то время, отведённое на решение любой из этих задач, не должно превышать 5 -8 минут. В противном случае, использование компьютера становится мало эффективным. Задачи, требующие более длительного времени для решения, имеет смысл предложить учащимся для предварительной проработки в виде домашнего задания и/или обсудить эти задачи на обычном уроке в кабинете физики, и только после этого использовать их в компьютерном классе.
5.Неоднозначные задачи
В рамках этого задания учащимся предлагается решить задачи, в которых необходимо определить величины двух зависимых параметров, например, в случае бросания тела под углом к горизонту, начальную скорость и угол броска, для того чтобы тело пролетело заданное расстояние. При решении такой задачи учащийся должен вначале самостоятельно выбрать величину одного из параметров с учётом диапазона, заданного авторами модели, а затем решить задачу, чтобы найти величину второго параметра, и только после этого поставить компьютерный эксперимент для проверки полученного ответа. Понятно, что такие задачи имеют множество решений.
6.Задачи с недостающими данными
При решении таких задач учащийся вначале должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи, самостоятельно выбрать его величину, а далее действовать, как и в предыдущем задании.
7.Творческие задания
В рамках данного задания учащемуся предлагается составить одну или несколько задач, самостоятельно решить их (в классе или дома), а затем, используя компьютерную модель, проверить правильность полученных результатов. На первых порах это могут быть задачи, составленные по типу решённых на уроке, а затем и нового типа, если модель это позволяет.
8.Исследовательские задания
Наиболее способным учащимся можно предложить исследовательское задание, то есть задание, в ходе выполнения которого им необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности. Самым сильным ученикам можно предложить самостоятельно сформулировать такие закономерности. Заметим, что в особо сложных случаях, учащимся можно помочь в составлении плана необходимых экспериментов или предложить план, заранее составленный учителем.
9.Проблемные задания
С помощью ряда моделей можно продемонстрировать, так называемые, проблемные ситуации, то есть ситуации, которые приводят учащихся к кажущемуся или реальному противоречию, а затем предложить им разобраться в причинах таких ситуаций с использованием компьютерной модели.
10. Лабораторные работы
При регулярной работе с компьютерным курсом из придуманных заданий имеет смысл составить компьютерные лабораторные работы, в которых вопросы и задачи расположены по мере увеличения их сложности. Это занятие достаточно трудоёмкое, но именно такие работы дают наибольший учебный эффект.
Разумеется, компьютерная лаборатория не может заменить настоящую физическую лабораторию. Тем не менее, выполнение компьютерных лабораторных работ требует определенных навыков, характерных и для реального эксперимента - выбор условий, установка параметров опыта и т. д.
2.5. СОЗДАНИЕ ПРЕЗЕНТАЦИИ И ТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ УРОКА
Этапы создания презентации
Создание презентации состоит из трех этапов: планирование, разработка и репетиция презентации. Планирование презентации - это многошаговая процедура, включающая определение целей, изучение аудитории, формирование структуры и логики подачи материала.
Разработка презентации - методологические особенности подготовки слайдов презентации, включая вертикальную и горизонтальную логику, содержание и соотношение текстовой и графической информации. Заполнение слайдов информацией, причем уже в момент заполнения надо понимать, что должно быть показано единым куском, а какие части материала должны будут появляться одна за другой, по мере необходимости.
Репетиция презентации – это проверка и отладка созданной презентации. Проверяется, насколько удачно смонтирован материал, насколько уместны переходы от слайда к слайду. Насколько презентация эффективна, насколько достигается намеченная цель.
Для планирования презентаций необходимо:
1.Определение целей.
2. Сбор информации о классе.
3. Определение основной идеи презентации.
4. Подбор дополнительной информации.
5. Планирование вступления.
6. Создание структуры презентации.
7. Проверка логики подачи материала.
8. Подготовка заключения.
Первым шагом в подготовке презентации является определение целей. И какими бы ни казались цели очевидными, обязательно необходимо их сформулировать. Для того, чтобы выступить успешно надо не только владеть материалом (условие необходимое), но и уметь его "преподнести" ученикам в форме, удобной и понятной для них.
Второй шаг - информация об аудитории. Информация о классе еще при подготовке презентации является очень важным шагом к успеху. Необходимо знать, кто будет слушателем. Тогда можно настроиться на аудиторию и тем самым задать нужный лад. Более того, готовясь к уроку, необходимо по возможности представьте себе реакцию на презентацию со стороны каждого ученика. Презентация должна доходить до каждого. Если есть "трудные" ученики - необходимо запланировать хоть один какой-то момент (элемент на слайде), когда будет обращение и к этим ученикам тоже. Ведь то, что трудно сделать при подготовке обычного урока, возможно при подготовке визуального материала, каким и будет являться презентация.
Третий шаг - выделение основных идей презентации. Выделив основные идеи, тем самым помогаем ученикам легче следить за ходом презентации. Чтобы выделить основные идеи презентации, необходимо ответить на следующие два вопроса:
какие идеи будут соответствовать целям презентации?
какие идеи мои ученики должны запомнить лучше всего?
Основные идеи должны:
а) служить конкретным целям,
б) содержать умозаключения,
в) быть интересными,
г) и их не должно быть много
Четвертый шаг - подбор дополнительной информации. Речь идет о том, что очень полезно включить какую-то дополнительную информацию, которая будет использована для поддержки основных идей. То есть - после того как выделяются основные идеи презентации, необходимо подобрать материал, сопровождающий эти идеи. Такой дополнительной информацией могут быть: примеры, сравнения, цитаты, открытия, статистика, графики, аудио и видео материалы.
Пятый шаг – планирование вступления. Как минимум необходимо:
определить, сколько будет длиться презентация; договориться о том, когда можно задавать вопросы - во время презентации или после; представить тему презентации; заставить класс слушать презентацию.
Для того чтобы достичь целей вступления, желательно:
а) Привлечь внимание. (Привлечь внимание во вступлении можно цитатой или интересными данными.)
б) Указать основные идеи. (Перечень основных идей необходим для того, чтобы настроить учеников на тему презентации).
в) Указать интересы учащихся. (Для чего класс будет смотреть презентацию. Что полезного в презентации для учеников)
При вступлении можно, использовать цитаты, риторические вопросы, ситуации из жизни, текущие события, истории из жизни замечательных людей.
Выбор в первую очередь зависит материала презентации и специфики класса.
Шестой шаг – логика и переходы. Разработка логики подачи материала является шестым шагом планирования презентации. Для того чтобы логика подачи материала не нарушалась, а ученикам было легко за ней следить, необходимо продумать переходы:
а) от вступления к основной части презентации,
б) от одной основной идеи к другой,
в) от одного слайда к другому.
Переход - это связь между окончанием одной важной идеи и началом другой. С помощью переходов создается естественный ход презентации, что позволяет ученикам легко следить за рассказом. Для обозначения перехода можно:
-- использовать короткие фразы,
-- найти привлекающее внимание высказывание,
-- использовать шутку или шокирующее заявление,
-- выдержать паузу,
-- изменить тон голоса.
Седьмым шагом планирования презентации является создание структуры основной части. Очень важно, чтобы за структурой презентации стояла логика подачи материала. Только тогда можно говорить с уверенностью о том, что основные идеи презентации будут понятны учениками.
Можно использовать следующие типы логической последовательности. Материал можно излагать:
а) в хронологическом порядке,
б) в порядке приоритета,
в) в тематической последовательности.
Какой бы метод не был выбран, самое главное, чтобы он соотносился именно с материалом презентации. Желательно подкреплять важные идеи дополнительной информацией в виде примеров, цитат, статистики, историй, определений, сравнений и т.д.
Хронологический порядок - один из типов логической последовательности структуры презентации: сначала описываются события в прошлом;
затем рассказывается о ситуации в настоящем; потом предполагается, что произойдет в будущем.
Второй тип логической последовательности - это подача материала в порядке приоритета: сначала фокусируется внимание учеников на самых важных вещах; затем делается переход к менее значительным.
Тематический подход - третий тип логической последовательности подачи материала. Еще его можно назвать противоположным способу подачи материала в порядке приоритета. Начинается презентация с менее важных идей, затем переход к более интересным, а заканчивается самыми значительными. Такой подход дает возможность ученикам запомнить самую важную информацию, так как о ней будет говориться в конце презентации.
Восьмой шаг – заключение. Подготовка яркого и запоминающегося заключения - последний, восьмой шаг планирования презентации. Хорошее заключение очень важно для успеха всей презентации. Необходимо ещё раз точно высказать основную мысль презентации. В заключении желательно
повторить основные идеи презентации, подвести итоги, и короткое и запоминающееся высказывание в конце презентации. И главное: заключение должно быть позитивным и уверенным.
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Применение информационных технологий повышает качество наглядности в учебном процессе (презентации, выполнение сложных графиков, таблиц и т. д.)
Информационные технологии – это и – реализация межпредметных связей физики с другими учебными предметами; – проведение предметных тестирований и диагностик; – выполнение реферативных, творческих и других работ с использованием информационных технологий; – поиск и обработка информации в рамках изучаемого материала с использованием Интернет; – использование электронных таблиц для решения задач; – проведение научных конференций, презентаций; – использование мультимедиа_ технологий при изучении учебного материала; – проведение виртуальных практикумов и лабораторных работ.
Используя информационные технологии, учитель – повышает уровень профессиональной культуры; – снижает трудоемкость процесса контроля и консультирования; – развивает плодотворное сотрудничество с учащимися; – повышает уровень функциональной грамотности в сфере информационных технологий; – получает возможность самореализации и самоутверждения; – повышает авторитет среди учащихся, коллег.
Информационные технологии повышают информативность урока, эффективность обучения, придают уроку динамизм и выразительность. Информационная технология позволит учащимся осознать модельные объекты, условия их существования, улучшая, таким образом, понимание изучаемого материала и, что особенно важно, их умственное развитие.
Известно, что в среднем с помощью органов слуха усваивается лишь 15% информации, с помощью органов зрения 25%. А если воздействовать на органы восприятия комбинированно, усвоенными окажутся около 65% информации.
При этом будем иметь в виду, компьютерное обучение — новый способ формирования знаний, воздействие которого на учащихся может быть только положительным, но и отрицательным, т.е. при определенных условиях оно может приводить учебный процесс к негативным результатам и наносить вред психике учащихся. Компьютер не может полностью заменить учителя. Учитель имеет возможность заинтересовать учеников, пробудить у них любознательность, завоевать их доверие, он может направить их внимание на те или иные аспекты изучаемого предмета, вознаградить их усилия и заставить учиться. Компьютер никогда не сможет взять на себя такую роль учителя. Для решения проблемы соотношения “компьютерного” и “человеческого” мышления необходимо наряду с информационными методами обучения применять и традиционные. Используя различные технологии обучения, мы приучим учащихся к разным способам восприятия материала: чтение страниц учебника, объяснение учителя, получение информации с экрана монитора и др.
Обучающие и контролирующие программы должны предоставлять пользователю возможность построения своего собственного алгоритма действий, а не навязывать ему готовый, созданный программистом. Благодаря построению собственного алгоритма действий ученик начинает систематизировать и применять имеющиеся у него знания к реальным условиям, что особенно важно для их осмысления.
При планировании уроков необходимо найти оптимальное сочетание таких программ с традиционными средствами обучения. Наличие обратной связи с возможностью компьютерной диагностики ошибок, допускаемых учащимися в процессе работы, позволяет проводить урок с учетом индивидуальных особенностей учащихся. Контроль одного и того же материала может осуществляться с различной степенью глубины и полноты, в оптимальном темпе, для каждого конкретного человека. Таким образом, предполагается, что информационную технологию наиболее целесообразно применять для осуществления предварительного контроля знаний, где требуется быстрая и точная информация об освоении знаний учащимися, при необходимости создания информационного потока учебного материала или для моделирования различных физических объектов.
4. ЛИТЕРАТУРА
1. Селевко П.К. Современные образовательные технологии:– М.: Народное
образование, 2004
2. Майер Р.В. Информационные технологии и физическое образование. ––
