«Инновационные технологии при обучении дисциплины физика на основе использования современных интерактивных учебных пособий».

Министерство общего и профессионального образования

Ростовской области

государственное бюджетное образовательное учреждение

Ростовской области

«Волгодонский техникум информационных технологий,

бизнеса и дизайна имени В. В. Самарского»

Тема:

«Инновационные технологии при обучении дисциплины физика

на основе использования современных интерактивных учебных пособий».

Номинация: «Разработка учебного занятия с применением современных образовательных технологий».

Выполнила:

преподаватель физики и астрономии:

Давыдова Эльвира Веняминовна

2021

 …Чтобы воспитывать другого, мы должны воспитать прежде всего себя.
                      Николай Васильевич Гоголь

ВВЕДЕНИЕ

Для каждого молодого человека рано или поздно встает вопрос об образовании: куда пойти учиться, получить профессию или специальность!? Ведь каждый человек обладает индивидуальными способностями, своими внутренними ресурсами, нравственными и духовными ценностями и установками, которые непременно влияют на настоящее и будущее человечества.

И для того, чтобы реализовать все эти потенциальные способности необходим воспитательный, образовательный и развивающий процесс, целью которого становится развитие у обучающихся возможностей осваивать новый инновационный опыт на основе формирования творческого и критического мышления.

Что такое «Образование в современном обществе» – это общественно организуемый и нормируемый процесс (и его результат) постоянной передачи знаний и социально значимого опыта, в ходе которого происходит становление личности.

Организация учебного процесса с использованием современных педагогических и инновационных технологий является одной из самых острых проблем в системе образования. Поэтому, педагогическим работникам необходимо овладевать современными педагогическими технологиями, которые отражают принципы новой концепции обучения.

Внедрение средств новых информационных технологий в общеобразовательные учреждения предоставляет новые возможности для организации образовательного процесса и повышения эффективности обучения. С появлением новых технических, информационных, полиграфических, аудиовизуальных средств возникают новые методики и технологии, которые становятся неотъемлемым компонентом образовательного процесса.

В данной статье я, преподаватель (первой квалификационной категории) физики и астрономии представляю свой опыт внедрения интерактивных методов обучения, основанный на использовании современных информационно-коммуникационных технологий. 

Современный урок физики сегодня уже нельзя представить без использования на уроке компьютера, который не дает учителю забывать о том, что физика-наука экспериментальная и для неё характерны эмпирические методы познания. 

Актуальность данной разработки.

Технологии не стоят на месте. Электронные образовательные ресурсы обновляются, совершенствуются. Нужно, чтобы образовательный процесс шёл в ногу со временем. Нельзя ограничивать свои возможности и сужать возможности наших студентов. Современные интерактивные учебные материалы «Наглядная физика» позволяют продемонстрировать изучаемый объект в широком ракурсе, внимательно и детально рассмотрев его. Современные обучающиеся обладают высокой потребностью в визуальной информации и зрительной стимуляции. Визуализация явлений, помогает обучающимся понять суть происходящих процессов, а значит поднять свой образовательный уровень сделать процесс обучения личностно-значимым. На таких уроках обучающийся находится в творческом процессе познания, как субъект учебной деятельности и собственного развития. В этом проявляется личностно-ориентированный подход, в котором происходит не передача «суммы знаний», а обучение методам их приобретения. 

Объект исследования ‒ процесс обучения физики в образовательном учреждении.

Предмет исследования ‒ инновационные технологии обучения физики.

Цель исследования ‒ анализ, поиск и теоретическое обоснование таких технологий обучения физики, которые на современном этапе развития общества соответствуют принципу инновационности, позволяющему повысить эффективность обучения.

Методологическая база:

• философские, психологические и педагогические концепции познания;

• дидактические закономерности учебного познания;

• достижения и тенденции развития общей и частной методики.

Задачи исследования:

1.  Определить понятие «инновационности» в обучении.

2.  Определить понятие «технология обучения».

3.  Изучить тенденции развития технологического подхода в обучении физике.

4.  Выявить объективные условия использования инновационных технологий при обучении физике.

5.  Выявить технологии обучения физики, которые на современном, этапе удовлетворяют принципу инновационности.

6.  Выявить особенности управления самостоятельной поисково-научной деятельностью студентов на уроках физики с использованием инновационных технологий.

7.  Проверить эффективность использования инновационных технологий обучения физики в техникуме.

Цели идеи: Активизация познавательной деятельности обучающихся и повышение качества знаний по предмету средствами интерактивных пособий серии «Наглядная физика».                                                                                           

Задачи, решаемые внедрением идеи:                                  

‒ апробировать новую версию интерактивных пособий серии «Наглядная физика»;

‒ показать возможности использования интерактивных образовательных технологий для создания эффективных учебных ситуация на различных этапах урока;

‒ выявить наиболее эффективные приёмы использования интерактивных технологий на уроках физики для активизации познавательной деятельности обучающихся;

‒ сформировать банк учебных ситуаций с применением компьютерного моделирования физических процессов;

‒ проанализировать результативность уроков с использованием интерактивных дидактических материалов серии «Наглядная физика»;

‒ обобщить опыт применения интерактивных моделей процессов на уроках физики.

Проблемы, решению которых будет способствовать идея:

‒ повышение и поддержка учебной мотивации к изучению физики;

‒ создание эффективных учебных ситуаций и вовлечение, обучающихся в активную познавательную деятельность;

‒ включение обучающегося в проектно-исследовательскую деятельность, творческий процесс познания как субъекта учебной деятельности;

‒ повышение качества обучения по физике;

‒ оптимизация труда учителя при подготовке к уроку и во время его проведения.

Новизна идеи:

Интерактивные учебные материалы реализуют новую дидактическую модель образования, предполагающую активную роль всех участников образовательного процесса и формирующую мотивированную компетентную личность, способную быстро ориентироваться в динамично-развивающемся и обновляющемся информационном пространстве.

Использование интерактивных моделей позволяет индивидуализировать процесс обучения не только по темпу изучения материала, но и по логике и типу его восприятия. Одну и туже модель, при использовании разных педагогических технологий, можно использовать на уроках разных типов и видов. Её можно использовать на разных этапах урока: для актуализации знаний, при объяснении материала и контроле знаний, при решении экспериментальной задачи. Модель можно вращать, выбирая требуемое положение, можно несколько раз просмотреть процесс, остановив анимацию в любом месте, самостоятельно поработать с ней на интерактивной доске. Включение в учебный процесс интерактивных моделей активизирует процесс мышления, а не упрощает его, заставляет проникнуть в самую суть изучаемых явлений.

Краткое описание идеи:

Современные информационно-коммуникационные технологии позволяют значительно увеличить комфортность образовательной среды, создают новые педагогические инструменты, предоставляя учителю новые возможности для проектирования урока. Интерактивные учебные материалы серии «Наглядная физика» содержит разнообразные образовательные медиаобъекты:

‒ полноэкранные иллюстрации с комментариями;

‒ интерактивные 3D-модели, которые можно поворачивать в любое необходимое положение;

‒ анимации, иллюстрирующие различные явления и изучаемые процессы;

‒ интерактивные модели явлений, процессов, исследований и экспериментов;

‒ интерактивные таблицы величин и параметров;

‒ интерактивный задачник.

Эти образовательные ресурсы, органично сочетаясь с другими инновационными технологиями, позволяют создавать эффективные учебные ситуации на любом этапе урока и способствуют включению обучающихся в активную познавательную деятельность в ходе усвоения и закрепления учебного материала.

Механизм реализации:

Любой успешный урок ‒ это продуманный план-конспект с логически выстроенными связями дидактических и методических единиц, а также имеющимся инструментарием: техническим и учебным. Совокупность методов и приёмов использования мультимедийного учебного пособия в структуре урока определяется объёмом изучаемого материала на уроке и отрезком времени, отводимого на работу с мультимедиа, оно не должно превышать половины от общего времени урока.

На своих уроках я использую все возможности интерактивного пособия «Наглядная физика».

1. Визуализация объекта, процесса или явления.

     

2. Работа с 3D-моделями физических приборов.

3. Слайд-шоу для поэтапной иллюстрации явлений или процессов.

4. Работа с графиками. 

        

5. Работа с аудиовизуальным экраном. Анимации и видеоролики являются мощным средством мотивации причинно-следственного и структурно-функционального анализа, они развивают умения сравнивать, сопоставлять, оценивать и обобщать. Смонтированные или программные анимации иллюстрируют различные процессы и явления, позволяют продемонстрировать учащимся изучаемый материал в динамике. Анимационные ролики и видеоролики имеют дикторское сопровождение. Но при желании звук можно отключить и попросить прокомментировать сюжет обучающимся. Все анимации и видеоролики в пособии на любом этапе просмотра можно остановить и подробно проанализировать ситуацию или сделать дополнения.

6. Работа с виртуальными измерительными приборами. В пособии предусмотрена возможность провести виртуальный эксперимент и опыт, максимально приближённый к реальному прототипу. На тематическом экране, содержащим эксперимент или опыт есть активные значки, с помощью которых:

- объект меняет размеры, жидкости меняют объём;

- изменяется цена деления и предел измерения измерительных приборов;

- объект и приборы можно перемещать, поворачивать.

При работе с моделями учащийся: измеряет параметры и наблюдает за происходящими процессами; помещает модели тел и предметов в определённые условия и исследует их поведение и параметры.

7. Проведение виртуальных лабораторных работ и экспериментов.

Интерактивные модели позволяют учащимся самостоятельно ставить учебные цели, находить и использовать средства и способы достижения этих целей. Учебный эксперимент обеспечивает единство познавательно-теоретической и практической деятельности учащихся. Одни учебные эксперименты способствуют углублению и развитию знаний, другие позволяют прочнее закрепить изученный материал, третьи являются источником новых знаний.

Учебный эксперимент содержит цель, которая уже достигнута наукой, но учащимся это достижение ещё не известно. Намечаемые цели, приёмы, средства их достижения являются гипотезой учебного эксперимента. Учащиеся самостоятельно или под руководством учителя планируют ход эксперимента, приёмы выполнения и способы анализа результатов, а затем наблюдают и по необходимости одновременно проводят эксперимент.

Выполняя эксперимент, учащиеся формируют в сознании понятия, которые связаны с познаваемым объектом, процессом или явлением, и выражают умозаключения и суждения.

Использование учебного эксперимента в учебном процессе обеспечивает не только углублённое усвоение содержания дисциплины, но и овладеть ведущим методом науки - научным экспериментом.

Интерактивные лабораторные работы – это хорошее дополнение к реальной деятельности на уроке. Подобные работы помогают учащимся сориентироваться в проведении самостоятельных наблюдений, обратить внимание на те стороны явлений, на которые они вряд ли обратили бы внимание при проведении опыта. Возможно применение интерактивных лабораторных работ для проверки степени усвоения теоретического материала учебной программы, а также для отработки навыков работы на реальном оборудовании.

Возможно использование одного и того же тематического экрана для разных учебных целей. Так, например, тематический экран «Определение удельной теплоёмкости вещества» можно использовать для лабораторных работ:

«Измерение удельной теплоёмкости вещества»;

«Измерение удельной теплоты плавления льда»;

«Сравнение количества теплоты, отданное телом и полученное водой».

       

С помощью тематического экрана «Условия равновесия рычага» можно создать проблемную ситуацию, которую решать методом «мозгового штурма», а можно провести лабораторную работу, а можно решить экспериментальную задачу.

  

8. Решение экспериментальных задач.

В пособии содержание некоторых тематических экранов позволяет учителю формировать экспериментальные задачи. При решении экспериментальных задач выполняются одновременно умственные, практические и организационные действия учащихся. Формирование, подбор таких задач, их правильное включение в структуру урока помогут развить предметное мышление, совершенствовать экспериментальные умения.

    

9. Закрепление, контроль и коррекция знаний.

Закрепление, контроль и коррекция знаний являются важной частью процесса обучения. Они определяют качество усвоения учащимися программного материала, диагностирование и корректирование их знаний и умений.

В пособии имеется задачник, который позволяет осуществить предварительный, текущий, тематический или отсроченный контроль знаний. Метод контроля учитель может выбрать согласно дидактическим целям урока. Задачник делится на две группы заданий: тестовые и качественные задачи с выбором правильного ответа и расчётные задачи. В задачнике они отмечены разными цветами, что позволяет учителю быстро выбрать необходимое задание.

Задачник можно легко использовать на разных этапах урока.

Например:

- выяснить готовность класса к изучению нового материала;

- сделать поэтапную проверку учебного материала, разобранного на уроке.

 

Продолжительность реализации: Курс физики изучается с 7 по 11 класс. Программный продукт серии «Наглядная физика» создан для 7,8,9 классов и по всем разделам физики, изучаемым в курсах 10 и 11 классов. Его содержание может быть использовано с любым учебником. Таким образом интерактивные учебные материалы одной серии возможно и целесообразно использовать в течение всего курса изучения предмета. В этом будет проявляться принцип преемственности в обучении.

Перспективы дальнейшего развития:

Разработка механизма использования интерактивных учебных материалов в уроках различных типов и видов.

Создание банка эффективных учебных ситуаций к различным этапам урока с использованием интерактивных моделей.

Возможность его распространения в других ОУ

Интерактивные учебные пособия «Наглядная физика» могут использоваться в любой образовательной организации. Их можно применять при работе с любым учебником, имеющим гриф Министерства образования и науки РФ и включённым в Федеральный перечень учебников.

Характеристика затрачиваемых ресурсов:

Образовательные мультимедийные пособия для интерактивных досок серии «Наглядная физика» созданы компанией «Экзамен-Медиа» и представлены на РС - СD - носителях в DVD –упаковках.

Практический результат:

Опыт работы подтверждает эффективность использования интерактивных учебных материалов для повышения познавательной активности обучающихся на уроке, поддержания уровня мотивации к изучению предмета, что приводит к повышению ответственности к учебе и повышению качества образования. Их использование повышает образовательную и воспитательную эффективность урока, позволяет оптимизировать время на уроке и облегчить труд педагога.

Тема 1. Современные технологии обучения физике. Инновации в физическом образовании в техникуме.

Проблема организации учебного процесса с использованием современных педагогических и информационных технологий является одной из самых острых проблем в системе образования. Поэтому, педагогическим работникам необходимо овладевать современными педагогическими технологиями, которые отражают принципы новой концепции обучения.

Вспомним, что входит в систему образования?!

 

Таким образом, чтобы понять, какие действительно современные педагогические технологии способны наиболее эффективно отражать запросы общества, необходимо рассмотреть следующие вопросы:

    В чем состоит специфика современного этапа развития общества? Каковы его запросы к системе образования?

    В чем принципиальная разница, если таковая просматривается, между современным подходом к системе образования и ранее практиковавшимся так называемом традиционным подходом?

    Что следует понимать под качеством образования на современном этапе?

    Какие факторы влияют на качество образования?

Специфика современного подхода к организации системы образования во многих странах мира обусловлена своеобразием развития информационного общества, общества высоких технологий. Основными ценностями информационного общества, ориентированного на широкое использование новейших информационных технологий, становятся знания, квалификация, самостоятельность мышления, умение работать с информацией и принять аргументированное решение, осведомленность не только в узкой профессиональной области, но и в смежных областях. Умение мыслить самостоятельно, опираясь на знания, опыт, ценится значительно выше, чем просто эрудиция, обладание широким спектром знаний без умения применять эти знания для решения конкретных проблем. Цели образования носят в современном обществе носят инновационный характер.

Инновация (англ. innovation) ‒ это внедренное новшество, обеспечивающее качественный рост эффективности процессов или продукции, востребованное рынком. Термин «инновация» происходит от латинского «novatio», что означает «обновление» (или «изменение») и приставке «in», которая переводится с латинского как «в направление», если переводить дословно «Innovatio» ‒ «в направлении изменений». Само понятие innovation впервые появилось в научных исследованиях XIX в. Новую жизнь понятие «инновация» получило в начале XX в. в научных работах австрийского экономиста Й. Шумпетера в результате анализа «инновационных комбинаций», изменений в развитии экономических систем.

Инновация ‒ это не всякое новшество или нововведение, а только такое, которое серьезно повышает эффективность действующей системы. Согласно этому необходимо четко определять и дифференцировать понятия «инновационные образовательные технологии» и «инновационное образование».

Инновационные технологии сегодня завоевывают все большее признание и применяются в преподавании различных предметов в школе. Педагоги внедряют в практику такие инновационные технологии, как технологии дифференциации и индивидуализации, технологии проблемного обучения, проектные технологии, интерактивные и информационные технологии. Инновационные технологии в преподавании физики включают в себя применение компьютера. Урок с применением ИКТ и мультимедийных технологий – это качественно новый тип урока. Учитывая специфику преподавания предмета физики, психологические и возрастные особенности школьников, на уроке должно присутствовать большое количество наглядности. Как правило, использование плакатов и таблиц с иллюстративным материалом уже неактуально, поэтому необходимо наличие компьютерных программ для педагога при подготовке и проведении современных, нестандартных и интересных уроков физики.

Обычно учебные презентации, флипчарты, интерактивные рисунки, видеофильмы, анимации, электронные учебники, компьютерные тесты позволяют учащимся быстро и непринужденно усвоить материал. Применение информационных и коммуникационных технологий обеспечивает:

           быстроту получения необходимой информации;

           широкий спектр наглядных пособий;

           повышение интереса к предмету;

            качественную проверку знаний при помощи тренажеров;

           проведение качественно нового, динамичного и информативного, типа урока;

           ускорение учебного процесса благодаря более тесному взаимодействию педагога с учащимися.

В настоящее время появилось большое количество новых цифровых образовательных ресурсов, применение которых позволяет сэкономить время подготовки к уроку, выбрать тот материал, который способствует лучшему усвоению новых знаний, разнообразить проверку и закрепление усвоенного материала. Цифровые образовательные ресурсы предоставляют возможность показать те процессы и явления, которые отдалены от нас во времени и пространстве.

Все объекты могут быть скомпонованы в различные презентации к урокам в зависимости от типа урока, задач, поставленных педагогом, уровня подготовки школьников. Также цифровые образовательные ресурсы позволяют подготовить материал для самостоятельных и лабораторных работ, отобрать информационные объекты в нужной последовательности [1]. Инновационные технологии в преподавании физики — это принципиально новые способы и методы взаимодействия учителей и школьников, обеспечивающие эффективное достижение результата педагогической деятельности. Современного ученика сегодня очень трудно чем-либо удивить. Стандартный комбинированный урок для них скучен, неинтересен. Поэтому основная задача современного педагога правильно преподнести учебную информацию. Многие педагоги, когда приходят на урок, вспоминают слова Л.Д.Ландау: «Главное, делайте всё с увлечением!». Эти слова успешно совершенствуют учебный процесс, создают на уроках обстановку сотрудничества, тогда и ученик и педагог становятся увлеченными коллегами. Для того, чтобы оставаться сотрудниками и не растерять себя как учитель, необходимо использовать полноценный современный урок на деятельной основе и ориентированный на развитие личности школьника [2].

Для реализации познавательной и творческой активности школьника в учебном процессе используются современные образовательные технологии, дающие возможность повышать качество образования, более эффективно использовать учебное время и снижать долю репродуктивной деятельности учащихся за счет снижения времени, отведенного на выполнение домашнего задания. Основными образовательными технологиями, которые можно положить в основу изучения физики, являются: Интенсивные технологии: «Жжужащие группы». Специфика этой технологии обучения и развития заключается в том, что учеников делят на подгруппы и предлагают каждой из них работать отдельно, чтобы участники могли без помех обсудить ситуацию, при необходимости найти решение, о котором затем должны доложить публично. Задания, которые даются подгруппам, сводятся к следующему: найти решение проблемы, сделать вывод, применить свои умения. Преимуществом этой довольно–таки простой техники является то, что в нее активно вовлекаются практически все обучаемые группы, а инструментом мотивации становятся соревнование, конкуренция между подгруппами. Интенсивные технологии: «Интеллект–карты». Создание интеллект–карты (картирование мышления) один из широко известных методов представления информации, используемый для структурирования мыслительного процесса. Технология предназначена для индивидуального использования, но её можно применять и в группе. Картирование позволяет лучьше использовать возможности мозга. Этот метод требует точности и ясности мышления и позволяет справиться со сложными задачами. Суть технологии в том, что в специальную форму записываются все идеи, которые ассоциируются с определенным понятием, причем каждая идея должна быть выражена одним словом или фразой на отдельной строке.

Интенсивные технологии: «Баскетметод». Лабиринт действий–это очень подробное групповое задание, требующее от учителя серьезной предварительной подготовки. Участникам занятия необходимо изучить определенную ситуацию и в различных пунктах выбрать одно из множества альтернативных действий, пройти своебразный лабиринт. Цель технологии информационного лабиринта заключается в том, чтобы научить выбирать верные методы или отношения, учась на своих ошибках. Информационно–коммуникационные технологии – это изменение и неограниченное обогащение содержания образования, использование интегрированных курсов, доступ в интернет, интерактивные методы обучения, дистанционное взаимодействие. Технология разноуревневого обучения – даёт учителю возможность помогать слабому, уделять внимание сильному. При данной технологии реализуется желание сильных учащихся быстрее и глубже продвигаться в образовании. Сильные учащиеся утверждаются в своих способностях, слабые получают возможность испытывать учебный успех и самореализовываться в рамках своих возможностей, повышается уровень мотивации ученья. Технология проблемного обучения – это создание в учебной деятельности проблемных ситуаций и организация активной самостоятельной деятельности учащихся по их разрешению, в результате чего происходит творческое овладение знаниями, умениями, навыками, развиваются мыслительные способности. Технология проектных методов обучения. Работа по данной методике дает возможность развивать индивидуальные творческие способности учащихся, более осознанно подходить к профессиональному и социальному самоопределению. Технология исследовательских методов в обучении дает возможность учащимся самостоятельно пополнять свои знания, глубоко вникать в изучаемую проблему и предполагать пути ее решения, что важно при формировании мировоззрения. Это важно для определения индивидуальной траектории развития каждого школьника.

Лекционно-семинарская система используется в основном в старшей школе, т.к. это помогает учащимся подготовиться к сдаче экзаменов и обучению в ВУЗах. Она дает возможность сконцентрировать материал в блоки и преподносить его как единое целое, а контроль проводить по предварительной подготовке учащихся. Однако данной технологией нельзя злоупотреблять, так как может сделать образовательный процесс малоэффективным: скучным для учащихся, что понижает мотивацию к обучению. Кроме того, большие объёмы информации не успевают осмысливаться, а потому плохо запоминаются учащимися. Однако в качестве периодического применения данная технология допустима в современной школе, особенно в сочетании с семинарами на проблемную тематику, когда ученики могут актуализировать и применить полученные знания и умения. Технология использования в обучении игровых методов. Это могут быть ролевые, деловые и другие виды обучающих игр. Эта технология обеспечивает расширение кругозора, развитие познавательной деятельности, формирование определенных умений и навыков, необходимых в практической деятельности, развитие учебных умений и навыков. Технология дистанционного обучения - становится всё более и более актуальной в современных школах. Эта технология уравнивает шансы на получение полноценного образования для детей со слабым здоровьем или тех учащихся, которые по различным причинам не могут посещать уроки. Элементы данной технологии можно использовать и для дистанционного общения учителя с учениками при выполнении домашнего задания (индивидуально-консультативная дистанционная методика), при работе над проектом, а также для полноценного обучения при временной нетрудоспособности учеников. Технология модульного обучения обеспечивает индивидуализацию обучения: по содержанию обучения, по темпу усвоения, по уровню самостоятельности, по методам и способам учения, по способам контроля и самоконтроля [3]. Таким образом, к настоящему времени разработано большое число технологий обучения, что побуждает к теоретическому обобщению, анализу и классификации этих инноваций, выбору оптимальных.

В данной статье я представляю свой опыт внедрения интерактивных методов обучения, основанный на использовании современных информационно-коммуникационных технологий. Современный урок физики сегодня уже нельзя представить без использования на уроке компьютера, который не дает преподавателю забывать о том, что физика ‒ наука экспериментальная.

В изучении физики большое внимание уделяется различным измерениям. Объем знаний и навыков, которые получают обучающиеся на уроках физики при изучении измерительных средств, включает в себя такие измерительные понятия, как процесс измерения, средства измерения, шкала, отсчет по шкале, цена деления, погрешности измерения, точность результата измерения, прямые и косвенные измерения.

Остановимся на использовании компьютера в учебном эксперименте в качестве измерительного прибора, который обеспечен соответствующим педагогическим программным средством, который может проводить расчеты по формулам и представлять результаты измерений физических величин на экране дисплея в виде цифровых значений, таблиц, диаграмм и графиков.

В своей педагогической практике в техникуме я организовываю лабораторно-практические и исследовательские работы с использованием как отдельных, так и многофункциональных лабораторных цифровых приборов и компьютеров с датчиками (например, на проверку обобщенного закона Ома для полной цепи по заданным вариантам).

В предложенных мною задачах вычисления довольно просты, и достаточно воспользоваться калькулятором из стандартных программ Microsoft Offise для Windows. Поскольку необходимо одновременно получить результат в аналитическом виде и провести измерения в Multisim, целесообразно воспользоваться многооконным режимом работы Windows. На рисунке 1 приведено положение окон, при котором удобно проводить и анализ, и измерения. Для того чтобы получить такой вид экрана, необходимо открыть Multisim, свернуть его до части экрана (щелкнуть на средней кнопке в правом верхнем углу) и затем вызвать калькулятор. При этом можно наблюдать на экране результаты расчета (на табло калькулятора) и эксперимента (на табло измерительных приборов в Multisim). Примерные задачи:

Задача 1 Для приведенной схемы определите значения ЭДС Е2, при которой показание амперметра будет равно 2,5 А. Проведите экспериментальную проверку вычисленного значение Е2.
Задача 2 Для приведенной схемы рассчитайте показания амперметра. Проведите  экспериментальную проверку вычисленного значения тока.
Задача 3 Для приведенной схемы рассчитайте значение сопротивления R, при котором показание амперметра будет равно 2,5 А. Проведите экспериментальную проверку вычисленного значения.

Рисунок 1 – Многооконный режим работы Windows.

Лабораторные работы могут выполняться двумя способами:

I вариант: Лабораторные работы с уже подготовленными электрическими схемами и перечнем задач, которые они должны выполнить. Задачи включают в себя снятие параметров работы электрических схем, наблюдение реакции электрических схем при изменении параметров ее элементов.

II вариант: Лабораторные работы, которые требуют самостоятельного создания электрических схем по приведенному заданию.

В качестве индивидуальных творческих заданий использую следующие задания:

1. Самостоятельная разработка различных электрических и радиотехнических схем.

2. На уроках использую тестовый опрос студентов с помощью программы «My Test».

3.  Научно исследовательские работы, которые предназначены для выступления и защиты на научно-практических конференциях.

Так, например, в апреле месяце, мы с моим студентом Синельниковым Дмитрием выступили в территориальной научно- исследовательской конференции с работой: «Что такое Wi-Fi. Какое влияние Wi-Fi оказывает на здоровье человека» и заняли первое место.

Инновационные технологии при изучении физики на основе использования современных информационные технологий и компетентностного подхода в обучении.

Особенности использования цифровых электронных измерительных приборов в учебном физическом эксперименте.

Внедрение средств новых информационных технологий в общеобразовательные учреждения предоставляет новые возможности для организации образовательного процесса и повышения эффективности обучения. С появлением новых технических, информационных, полиграфических, аудиовизуальных средств возникают новые методики и технологии, которые становятся неотъемлемым компонентом образовательного процесса. В частности, оснащение школьных кабинетов физики цифровыми измерительными приборами требует рациональных методов применения их в учебном эксперименте совместно с имеющимися перспективным традиционным учебным оборудованием.

В школьном курсе физики большое внимание уделяется различным измерениям. Объем знаний и навыков, которые получают обучающиеся на уроках физики при изучении измерительных средств, включает в себя такие измерительные понятия, как процесс измерения, средства измерения, шкала, отсчет по шкале, цена деления, погрешности измерения, точность результата измерения, прямые и косвенные измерения. Изучение этих вопросов на уроках физики предусмотрено современным Федеральным государственным образовательным Стандартом основного общего образования. В требованиях к результатам освоения основной образовательной программы, указано, что предметные результаты изучения физики должны отражать: «приобретение опыта применения научных методов познания, наблюдения физических явлений, проведения опытов, простых экспериментальных исследований, прямых и косвенных измерений с использованием аналоговых и цифровых измерительных приборов; понимание неизбежности погрешностей любых измерений» [2, раздел II, п. 11.5]. Если раньше единственным цифровым учебным прибором в кабинете физики был демонстрационный счетчик-секундомер, то теперь доля цифровых приборов значительно увеличена. Кроме них, в качестве измерительного прибора используется также компьютер с набором датчиков.

Из аналоговых приборов на уроках физики чаще всего используются электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы. Шкалы у них равномерные, они обладают достаточной чувствительностью и точностью. Отсчетное устройство аналогового прибора обычно состоит из шкалы и указателя различных форм и конструкций. В отличие от цифровых приборов аналоговые приборы, кроме фиксации измеряемой величины, дают информацию о направлении, пределах и тенденции изменения параметра исследуемого объекта. Глаз человека лучше реагирует на перемещение индикатора аналогового прибора и оценивает динамику изменения измеряемой величины, чем на изменение чисел на отсчетном устройстве цифрового прибора. Примерами могут служить отклонение стрелки вправо и влево в гальванометре и волосном гигрометре, повышение и понижение уровня столба жидкости в термометре и жидкостном манометре.

В настоящее время аналоговые приборы выпускаются различными отечественными и зарубежными предприятиями. Основные опыты, описанные в современных учебниках, показаны с аналоговыми приборами. Они достаточно эффективны при проведении измерений, в которых большая точность не нужна. В некоторых опытах, явления электромагнитной индукции, они незаменимы.

В цифровом приборе значение измеряемой величины представляется непосредственно в виде числа на его отсчетном устройстве. Он применяется для измерений практически всех электрических и неэлектрических величин. В отличие от аналогового измерительного прибора он обладает быстродействием, высокой точностью, а по способу использования индикаторов является лучшим прибором для считывания количественных данных. Кроме этого, получение результатов измерений в цифровой форме исключает погрешности отсчета, характерные для отсчетного устройства аналогового прибора (затруднения в определении значений абсолютной погрешности измерения и ошибочное отсчитывание показаний, вызванные параллаксом).

Следует отметить, что методы определения цены деления аналогового и цифрового приборов несколько отличаются друг от друга. Для аналогового прибора цена деления рассчитывается по оцифрованным отметкам шкалы, а для цифрового прибора – по единице наименьшего разряда цифрового индикатора. Поэтому при работе с цифровыми измерительными приборами необходимо ознакомить обучающихся с особенностями определения погрешностей измерения и ввести новое для них понятие «шаг дискретности» как метрологическую характеристику, заменяющую цену деления шкалы аналогового прибора.

Использование компьютера в учебном эксперименте в качестве измерительного прибора имеет свои особенности. В отличие от аналогового и цифрового прибора, он должен быть обеспечен соответствующим педагогическим программным средством и подключаемым к нему внешним измерительным блоком с датчиками. В процессе эксперимента компьютер может работать одновременно с несколькими датчиками, проводить расчеты по формулам и представлять результаты измерений физических величин на экране дисплея в виде цифровых значений, таблиц, диаграмм и графиков.

Все указанные выше средства измерения отличаются друг от друга конструкцией, принципом действия и отсчетными устройствами. Каждый из них имеет свои методические возможности, преимущества и недостатки для применения в учебном эксперименте. Поэтому в каждом конкретном случае целесообразно выбрать тот прибор, который дает наибольший педагогический эффект. Например, для измерения температуры жидкости в демонстрационных опытах требуется термометр, обладающий быстродействием, не влияющий на температуру исследуемой жидкости и снабженный наглядным демонстрационным отсчетным устройством. Изменяющийся в кабинете физики настенный демонстрационный жидкостный термометр снабжен хорошим отсчетным устройством, но не обладает быстродействием, объем рабочей жидкости в его резервуаре соизмерим с объемом исследуемой жидкости. Поэтому в таких случаях требуется отдельный цифровой измерительный прибор, снабженный малогабаритным и малоинерционным датчиком температуры в виде термопары или терморезистора.

На уроках физики в школе, обучающиеся постоянно получают дополнительную научно-техническую информацию через средства массовой информации, значительная часть которой посвящена электронной технике. В связи с этим возникает необходимость не только ознакомления обучающихся в школе с электронными измерительными приборами, но и приобретения первоначальных навыков работы с ними. Для этого в старших классах целесообразно организовывать лабораторно-практические и исследовательские работы с использованием как отдельных, так и многофункциональных лабораторных цифровых приборов и компьютеров с датчиками.

Например, можно провести лабораторную работу на проверку обобщенного закона Ома для полной цепи на примере нескольких задач по заданным вариантам. В предложенных мною задачах вычисления довольно просты, и достаточно воспользоваться калькулятором из стандартных программ Microsoft Offise для Windows. Поскольку необходимо одновременно получить результат в аналитическом виде и провести измерения в Multisim, целесообразно воспользоваться многооконным режимом работы Windows. На рисунке 1 приведено положение окон, при котором удобно проводить и анализ, и измерения. Для того чтобы получить такой вид экрана, необходимо открыть открыть Multisim, свернуть его до части экрана (щелкнуть на средней кнопке в правом верхнем углу) и затем вызвать калькулятор. При этом можно наблюдать на экране результаты расчета (на табло калькулятора) и эксперимента (на табло измерительных приборов в Multisim).

Задача 1 (с3_011) Для приведенной схемы определите значения ЭДС Е2, при которой показание амперметра будет равно 2,5 А. Проведите экспериментальную проверку вычисленного значение Е2.
Задача 2 (с3_011) Для приведенной схемы рассчитайте показания амперметра. Проведите экспериментальную проверку вычисленного значения тока.
Задача 3 (с3_011) Для приведенной схемы рассчитайте значение сопротивления R, при котором показание амперметра будет равно 2,5 А. Проведите экспериментальную проверку вычисленного значения.

Рисунок 1 – Многооконный режим работы Windows.

Лабораторные работы могут выполняться двумя способами:

I вариант

Лабораторные работы с уже подготовленными электрическими схемами и перечнем задач, которые они должны выполнить. Задачи включают в себя снятие параметров работы электрических схем, наблюдение реакции электрических схем при изменении параметров ее элементов.

II вариант

Лабораторные работы, которые требуют самостоятельного создания электрических схем по приведенному заданию. Они также требуют от учащихся снятия параметров работы, наблюдения реакции электрических схем при изменении параметров их элементов.

В качестве методического обеспечения данного вида лабораторных работ выступает созданная нами "ТЕТРАДЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ «Multisim» 10-11 класс.

В данной тетради приведено не только описание работ, но и даны основные сведения, справочные данные по работе с используемым программным обеспечением.

В качестве индивидуальных творческих заданий используются следующие:

1. Самостоятельная разработка различных электрических и радиотехнических схем.

Ученики при этом пользуются домашними компьютерами, а у кого их нет, занимаются в компьютерных классах лицея в специально отведенное для них время. Задания выдаются либо индивидуально или так называемой творческой группе, состоящей из 2-3 человек.

2.  Научно исследовательские работы, которые носят долговременный характер, и предназначены для выступления и защиты на научно-практических конференциях учащихся.

 «Измерение постоянного напряжения с помощью компьютера».

 «Измерение электрических параметров радиоэлементов с помощью компьютера».

 «Связь компьютерных систем с использованием лазерных излучателей».

 «Электромагнитные поля, как объект исследования перспективных технических устройств».

Заключение.

Научно‑исследовательские работы учащихся занимают особое место при внедрении инновационных технологий обучения. Это вызвано следующими причинами:

- необходимостью внедрения индивидуально-ориентированного обучения, направленного в первую очередь на отдельно взятую личность обучаемого с учетом всех его умственных и психофизиологических особенностей и выбранной специализации дальнейшего обучения;

- приобщения учащихся к современным методам проведения физических экспериментов, таких, например, как компьютерное моделирование физических явлений и использование современных вычислительных средств для измерения различных физических величин;

 - разработка модели инновационно‑информационного научно-методического сопровождения учебного процесса;

- создание банка компьютерных информационных материалов и эффективной целостной методики использования инновационно‑информационных технологий в обучении физике.

Модель инновационно‑информационного научно-методического сопровождения учебного процесса – совокупность дидактических компьютерных информационных материалов и системы методических рекомендаций по их использования в образовательном процессе.

В данной работе была предложена для рассмотрения следующая схема организации учебного процесса, с точки зрения применения инновационно‑информационных технологий обучения:

Учебный процесс
Получение новых знаний		Усвоение и закрепление полученных знаний		Контроль полученных знаний
Компьютерные демонстрации		Компьютерные демонстрации Электронные учебники		Компьютерное тестирование
Электронные учебники		Компьютерное тестирование самоконтроля		Компьютерные лабораторные работы
Компьютерные программы моделирования и демонстрационного эксперимента		Компьютерные лабораторные работы		Творческий экзамен с применением компьютерных технологий
Компьютерные лабораторные работы		Компьютерные программы моделирования
		Компьютерные научно‑ исследовательские работы учащихся

В соответствии с предложенной моделью, проводилась работа в следующих направлениях:

1. Систематизация имеющихся компьютерных информационных материалов.

2. Создание собственных компьютерных информационных материалов.

3. Разработка и апробация методических приемов использования компьютерных информационных материалов.

4. Образование и использование связей между указанными компонентами.

Следует отметить, путь к построению данной системы, проходил через количественный метод, приобретения, накопления и создания вышеуказанных материалов.

Результатом проводимой работы и внедрения данной системы явилось:

1.  Повышение эффективности обучения.

2.  Повышение заинтересованности большей части учащихся к изучению предмета.

3.  Образование тесных взаимных связей между компонентами модели и использование результатов работы по одному из компонентов для реализации задач других компонентов.

4.  Повышение успеваемости по физике и информатике.

Литература: 

1. Селевко Г. К. Современные образовательные технологии//М.: Народное образование – 1998.

2. Инновации в образовании// Журналы – 2013-2014. 3. Панфилова А.П. Инновационные педагогические технологии //М.: Академия – 2015.

Краткое описание документа:

Внедрение средств новых информационных технологий в общеобразовательные учреждения предоставляет новые возможности для организации образовательного процесса и повышения эффективности обучения. С появлением новых технических, информационных, полиграфических, аудиовизуальных средств возникают новые методики и технологии, которые становятся неотъемлемым компонентом образовательного процесса. В данной статье я, преподаватель (первой квалификационной категории) физики и астрономии представляю свой опыт внедрения интерактивных методов обучения, основанный на использовании современных информационно-коммуникационных технологий.