Примакова Л.Д., МКОУ СОШ с. Малышево, 2012 год
Использование
компьютера при изучении физики
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.
Для повышения наглядности обучения можно использовать
компьютерную программу "Физика в картинках" НЦ "Физикон"
Изложение нового материала, можно проводить с
использованием одного компьютера, находящегося рядом с демонстрационным столом.
Все физические эксперименты можно сопровождать использованием компьютерной
программы " Физика в картинках ", 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 плане закрепления изученного материала и при
самостоятельной работе учащихся можно использовать программу "Уроки физики
Кирилл и Мефодий" для 9 и 10 кл - электронные учебники от компании
"Кирилл и Мефодий". Данная программа разбита на уроки в соответствии
с основными темами курса физики. Имеет чёткое звуковое сопровождение. Хороший
подбор контролирующих тестов. Заранее устанавливается нужная тема и после
объяснения нового материала запускаются нужные озвученные пункты учебного материала.
Это позволяет быстро и кратко ещё раз прокрутить изучаемую тему в сознании
учащихся. Иногда для повторения применяют создание кроссвордов на пройденные
темы по физике. Выполняют их в программе Microsoft Excel. Организационно
проводят это в компьютерном кабинете, где учащиеся рассаживаются по 3-5 человек
за компьютер. В группы учащиеся комплектуются самостоятельно. Процесс создания
кроссвордов в группе учащихся проходит более интенсивно, более азартно и более
интереснее, чем когда за компьютером сидит один учащийся. После создания
кроссворда учащиеся обмениваются ими, предварительно записав их на дискеты,
(желательно чтобы каждый учащийся наряду с тетрадью имел свою собственную
дискету), а затем разгадывают кроссворды, при этом возникает в некотором роде
соревновательный эффект: кто сложнее создаст кроссворд, а кто быстрее его
разгадает.
Кроме того, можно использовать компьютеры для
рисования общего вида графика какого- либо закона или явления с помощью
приложения Paint, а более точное построение графиков проводят в программе
Microsoft Excel, при этом графики получаются очень красивыми, что вызывает
чувство удовлетворения работой. Построение графиков в программе Microsoft Excel
позволяет пронаблюдать процесс изменения графика при изменении любых параметров
протекающего процесса.
Контроль знаний, точнее, обратную связь устанавливают
на основе самоконтроля и самооценки знаний учащихся: перед началом занятия
получают информацию от каждого учащегося о степени выполнения им домашнего
задания, в виде самооценки за каждую часть домашнего задания, а затем на
занятии они подтверждают свои оценки, либо традиционным способом в кабинете
физике, либо тестированием с использованием компьютеров, на основе собственных
тестов, либо с помощью тестов программы "Уроки физики Кирилла и
Мефодия". Также неплохо вписывается в структуру контроля знаний
использование компьютерной программы "Репетитор по физике Кирилла и
Мефодия". Во время тестирования учащиеся рассаживаются по одному человеку
за компьютер. Остальные в это время заняты либо традиционным контролем, либо
решением задач по данной теме.
Использование компьютера при решении физических задач.
Задачи решаются в компьютерном классе с помощью
электронного задачника программы "Физика в картинках". НЦ "
Физикон ".
Нужно сказать, что решение физических задач с помощью
компьютера мало что даёт учебному процессу, так как в этом случае в основном
используется компьютер как калькулятор и не более. Но, тем не менее,
использование компьютера при решении физических задач может давать большой
образовательный эффект при условии, если к седьмому классу учащиеся будут
владеть программой Microsoft Excel, тогда на полную мощность можно использовать
при решении задач функции, графики и мн. др. Кроме того, необходимо создать
специальную подборку задач и методику их решения.
Методика использования компьютерных моделей на уроках.
Прежде всего, чрезвычайно удобно использовать
компьютерные модели в демонстрационном варианте при объяснении нового материала
или при решении задач.
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.
Какие же виды заданий и учебной деятельности можно
предложить учащимся при работе с компьютерными моделями и как организовать эту
деятельность?
Виды заданий к компьютерным моделям
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.Качественные задачи
Некоторые модели вполне можно использовать и при
решении качественных задач. Такие задачи или вопросы, конечно, лучше
сформулировать, поработав с моделью, заранее.
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.
В последнее время можно часто слышать вопросы: "А
нужен ли компьютер на уроках физики? Не вытеснят ли компьютерные имитации
реальный эксперимент из учебного процесса?" Чаще всего такие вопросы
задают учителя, не владеющие информационными технологиями и не очень
понимающие, чем могут быть полезны эти технологии в преподавании.
Давайте попробуем ответить на вопрос: "Когда же
оправдано использование компьютерных программ на уроках физики?" Мы
считаем, что, 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. Подобные
модели представляют особую ценность, так как учащиеся обычно испытывают
значительные трудности при построении и чтении графиков.
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 начальных условий, установка параметров опыта и т. д.
Большое число компьютерных моделей по всему школьному
курсу физики содержится в мультимедийных курсах, разработанных компанией
"Физикон": "Физика в картинках", "Открытая физика
1.1", "Открытая физика 2.0", "Открытая астрономия
2.0". Главной отличительной особенностью этих компьютерных курсов являются
многочисленные компьютерные модели - уникальные и оригинальные разработки,
значительное число которых расположено на сайте "Открытый колледж" по
адресу: http://www.college.ru/).
Компьютерные модели, разработанные компанией
"Физикон", легко вписываются в урок и позволяют учителю организовать
новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся.
1.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.Урок - 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.
3.Урок - компьютерная лабораторная работа.
Для проведения такого урока необходимо разработать
соответствующие раздаточные материалы. Задания в бланках лабораторных работ
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. При ответе на вопрос или при решении задачи
учащийся может поставить необходимый компьютерный эксперимент и проверить свои
соображения. Расчётные задачи рекомендуется вначале решить традиционным
способом на бумаге, а затем поставить компьютерный эксперимент для проверки
правильности полученного ответа.
Хочется отметить, что задания творческого и
исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в
изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. По этой
причине уроки последних двух типов приближаются к идеалу, так как 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.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.