Использования ИКТ на уроках физики

   “Вы не можете научить человека чему-нибудь;

Вы можете только помочь ему понять это самому”

Галилео Галилей

  Образование есть процесс и результат овладения учащимися системой научных знаний, познавательных умений и навыков, формирования на этой основе мировоззрения, нравственных и других качеств личности, развития ее творческих сил и способностей Процесс обучения базируется на психолого-педагогических концепциях, которые называются часто также дидактическими системами или моделями обучения. Современная дидактическая система исходит из того, что обе стороны - преподавание и учение - составляют единство в процессе обучения. Теория поэтапного (планомерного, планомерно-поэтапного) формирования умственных действий и понятий в узком, собственном смысле слова представляет собой детально разработанную систему положений о механизмах и условиях сложных многоплановых изменений, связанных с образованием у человека новых образов, действий и понятий. В основе теории поэтапного формирования умственных действий (П.Я.Гальперин, 50-60 г.) лежит психологическое учение об интериоризации. Это процесс преобразования внешней предметной деятельности во внутреннюю, психическую деятельность, формирование внутренних интеллектуальных структур психики посредством усвоения внешней, социальной действительности. Из этого следует, что обучение и воспитание можно рассматривать как процесс интериоризации. Проблема в том, как оптимально управлять этим процессом. Теория П.Я.Гальперина дает один из путей решения этой задачи: указывает условия, обеспечивающие формирование умственных действий с заранее намеченными свойствами.  Формирование умственных действий проходит по следующим этапам. Первый - этап предварительного ознакомления с целью обучения, создание мотивации обучаемого. Второй - составление схемы ориентировочной основы действия (ООД). Третий - выполнение действий в материальном или материализованном виде. Действие выполняется как внешнее, практическое, с реальными предметами (это - материальное: например, при счете перекладывание каких-либо предметов). Действие выполняется с помощью моделей: схем, чертежей (это - материализованное: счет на палочках ). Четвертый - формирование действия как внешнеречевого (в устной речи или письменном виде) без опоры на материальные средства. Операции выполняются словесно: считают вслух.Пятый - формирование действия во внешней речи про себя. Действие сопровождается проговариванием про себя, постепенно сокращаясь, автоматизируется. Шестой - этап выполнения действия в умственном плане. Поэтапное формирование умственных действий обеспечивает интериоризацию. Условием формирования действий является ООД - это система ориентиров и указаний, сведений обо всех компонентах действия.Значение данной теории состоит в том, что она указывает учителю, как надо строить обучение, чтобы эффективно формировать знания и действия с помощью главного дидактического средства - ориентировочной основы действий. Одним из путей активизации школьника являются новые системы, технологии и методы обучения. Последние получили название "активных" (АМО). Это такие методы обучения, при которых деятельность обучаемого носит продуктивный, творческий, поисковый характер. К ним относят дидактические игры, анализ конкретных ситуаций, решение проблемных задач, обучение по алгоритму и др. Принцип наглядности - один из старейших и важнейших в дидактике - означает, что эффективность обучения зависит от целесообразного привлечения органов чувств к восприятию и переработке учебного материала. Это "золотое правило" дидактики сформулировал еще Я. Коменский. В процессе обучения детям надо дать возможность наблюдать, измерять, проводить опыты, практически работать - через это вести к знанию. Если нет возможности дать реальные предметы, процессы, используются наглядные средства: модели, рисунки, лабораторное оборудование и пр. Источником знаний является образ, наглядное представление объекта изучения в виде схем, таблиц, рисунков, моделей, приборов. К наглядным методам относятся: иллюстрация - показ и организация познавательной деятельности на основе экспонируемого объекта (статического); демонстрация - показ динамических моделей, приборов, позволяющих наблюдать процессы, измерять их, обнаруживать их существенные свойства. Функции наглядных методов: обеспечить восприятие предмета изучения; сформировать представление о нем; - создать условия для освоения существенных характеристик наблюдаемого явления, не ограничиваясь внешними, несущественными чертами. Иначе говоря, наглядность через восприятие и представление должна вести к формированию понятий, законов, теорий.

  Информатизация образования ведет к изменению существенных сторон дидактического процесса. Изменяется деятельность учителя и ученика. Ученик может оперировать большим количеством разнообразной информации, интегрировать ее, имеет возможность автоматизировать ее обработку, моделировать процессы и решать проблемы, быть самостоятельным в учебных действиях. Использование интерактивных моделей дополняет «экспериментальную» часть курса физики и значительно повышает эффективность урока. При этом проще выяснить главное в явлении, выявить закономерности, многократно провести испытания с изменяемыми параметрами, сохранить результат и вернуться к исследованию в любое время. К тому же в компьютерном варианте можно провести значительно большее количество экспериментов. Работа с компьютерными моделями открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. Использование компьютерного эксперимента позволяет шире применить в урочной системе активные деятельностные технологии развивающего обучения: метод проектов, элементы творческих мастерских, проблемно-модульное обучение, фронтальные и групповые методы работы с обязательным обсуждением результатов работы и различными видами контроля и самоконтроля. В настоящее время существует множество методологических и организационных моделей информатизации учебного процесса, которые позволяют реализовать различные формы проведения занятий. Особый интерес представляет 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 анимации 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, устройства и принцип работы двигателя и т.д.), в которых невозможно увидеть процесс в ходе работы механизма. Некоторые типы анимации призваны 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.). 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.

На уроках физики мы  используем различные формы ИКТ, такие как «Живая физика», Цифровая лаборатория Архимеда, создаем  различные презентации на любые темы, используем Интернет, особенно цифровые коллекции. На всех  перечисленных экспериментальных площадках участия учащихся сводится к минимуму. Они или создают презентации с помощью картинок или текстов или смотрят различные процессы как пассивные наблюдатели, что снижает активность усвоения материала и надоедает. С недавних пор случайно встретив программу Pivot Animator решил привлечь внимание учащихся для создания различных анимации с помощь этой простой программы. Pivot Animator – простейшая программа, прежде всего, предназначена для создания анимации с использованием двумерной графики.

Приложение довольно необычно с той точки зрения, что здесь применятся рисование фигур людей, животных или предметов с использованием линий и кружочков, соединенных между собой точками. Если рассматривать сами рисованные фигуры, каждому пользователю достаточно вспомнить детство, когда, к примеру, человечков рисовали не виде цельного рисунка, а использовали для лица кружочек, а для туловища, рук и ног – палочки. Именно такие изображения и фигурки применяются в этой программе. Более того, из них можно за несколько минут сделать смешную анимацию, просмотреть ее в окне самой программы или экспортировать с использованием внешнего формата анимированных изображений GIF. Его можно открыть в любой графическом просмотрщике. Хотя, и сохранить конечный результирующий файл можно и в родном формате PIV. Что касается интерфейса, то он совершенно прост. В левой части экрана можно выбирать элементы, из которых будет создан начальный объект. Далее, после его создания, можно производить действия по созданию полноценного мультика. Здесь имеются все необходимые инструменты, включая указание места расположения на экране, скажем, по центру, на заднем или переднем фоне, задавать насыщенность цвета и редактировать изначальный объект. Кроме того, программа предлагает широкий выбор шаблонов, которые можно вставлять в каждую страницу анимации, после чего, все это будет склеено воедино. Самым простым примером моет служить человечек, созданный таким образом: голова – кружок, туловище – палочка, руки и ноги – по две палочки. В верхней части главного окна сразу же можно увидеть вариации на тему созданного объекта и применять их по своему усмотрению. Это бывает довольно удобно в том случае, если вы просто не хотите тратить время и силы на создание собственных мультиков. Достаточно выбирать их, соблюдая очередность, а потом просто сохранить полнометражный ролик. Не менее интересным является и функция Repeat, которая позволяет создавать циклические анимации. Иными словами, вы просто используете функцию повторения просмотра ролика от начала до конца в виде петли. Где вы потом будете использовать ваши мультики, это уже ваше дело. Однако, думается заряд бодрости и хорошего настроения вам будет обеспечен надолго. При этом, заметьте, вы потратите минимум времени на производство полноценного мультфильма. Просто включайте фантазию и создавайте собственные шедевры. Первые анимации создавали в седьмых классах для демонстрации видов движения. Учащиеся создавали мультфильмы, где создавали виды движения: прямолинейное, криволинейное, перемещение, путь и.т.д. При изучении темы давления они сами предложили сюжет где происходит движение двух фигур один из которых на лыжах, другой без лыж. Учащиеся старящих классов модулируют такие анимации как опыт Резерфорда, опыт Столетова, различные анимации по ядерной и квантовой физике, по оптике. Фрагмент из работы учеников 11 класса, где создают модель опыта Резерфорда. Скриншотах указаны кадры, где рассматривается, как ученый смотрит на микроскоп и действие, которое происходит в увеличенном виде, внутри микроскопа:

           

Следующая работа-это известная легенда об Архимеда-фрагмент, когда Архимед кричит «Эврика»:

Ученики при создании проектов  получают доступ к нетрадиционным источникам знаний,  повышается интерес к физике, повышается эффективность выполнения самостоятельных заданий. Они не только применяют полученные знания на практике, еще и получают дополнительные навыки совместной работы, овладение новыми знаниями.  Учащиеся не только создают различные модели движения, фрагменты открытий, модели сложнейших опытов, еще и объясняют то, что они нарисовали, создали или самостоятельно, или совместно с одноклассниками, или с родителями, что особенно приветствуется. Когда родители вовлечены в учебную деятельность, особенно по физике, то на различных  родительских собраниях, встречах только об этом и рассуждают. Создание интерактивных моделей совместно с родителями дает им  возможность участвовать в процессе обучения начиная от контроля уровня успеваемости, заканчивая участием в совместных проектах. Опрос родителей участвоващих на таких проектах показывает, что они не только вовлечены в учебный процесс, что немаловажно, еще и психологическая атмосфера в семье налаживается, становится легче обсуждать проблемы, которые были между родителями и детьми.

Заключение

Опыт применения на уроках физики компьютерных интерактивных моделей для проведения экспериментов показал возросшую интенсивность и активность занятий, повышение интереса к изучению физики. Как следствие, перенос этого интереса и на другие виды деятельности, особенно, когда аргументируется их важность для будущей экспериментальной работы. Исследовательская работа учащихся с моделями позволяет получить необходимые умения экспериментальной работы, анализа результатов, чтения и понимания графической информации (интерактивные графики), формулировать выводы из наблюдаемых опытов. Компьютерные модели позволяют ученикам разного уровня проводить работы по индивидуальным заданиям, добиваясь своего результата, проводя свою исследовательскую работу, подняться на свою «ступеньку» образования. Модель дает для участников проекта:

преподавателю - возможность спроектировать обучающую среду; возможность реализовать принципиально новые формы и методы обучения; дополнительные возможности для поддержания и направления развития личности обучаемого; творческий поиск и организации совместной деятельности учащихся и учителей; разработка и выбор наилучших вариантов учебных программ; использование интеллектуальных форм труда;

учащимся - доступ к нетрадиционным источникам информации; повышение эффективности самостоятельной работы; появляются совершенно новые возможности для творчества, обретения и закрепления различных профессиональных навыков;

родителям - возможность участвовать в процессе обучения начиная от контроля уровня успеваемости, заканчивая участием в совместных проектах. Учебный материал, реализованный в компьютерном обучении, предполагает наличие разветвлений, различных путей и скоростей прохождения учебного курса, оказание помощи в виде пояснений, подсказок, дополнительных указаний и задач, обеспечивает достижение цели обучения учащимися с различной начальной подготовкой. Применение компьютера позволяет существенно усилить практическую направленность обучения, так как компьютер обладает уникальными возможностями моделирования, в том числе имитационного, различных процессов. Игровые компьютерные программы должны быть ориентированы на достижение педагогического результата: развитие мышления, памяти учащихся, активизация их познавательной, психомоторной и др. деятельности. Элементы игры могут быть включены в учебную деятельность: после правильного выполнения задания следует короткая игра, вознаграждающая ученика, дающая ему краткую эмоциональную разрядку.

Список литературы

1.Методика факультативных занятий по физики: Пособие для учителей / О.Ф. Кабардин, С.И.Кабардина, В.А.Орлов; М.: Просвещение, 1991.

2.Методика преподавания физики./ Пособие для учителей / Кабардин О.Ф., Кабардина С.И.; М.: Просвещение, 1990.

Гальперин П.Я. Г Введение в психологию: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд. — М.: «Книжный дом «Университет», 2000.

Физика 10 класс. / Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., М.: Просвещение, 1991.

Физика, 8 класс./ Родина Н. А., Гутник Е. М., М.: Просвещение, 1992.

Физика, 8 класс./ Хижняков А. С., Синявина А. А.; Бершадский М. Е., М.: Просвещение, 1990.

Программы для общеобразовательных учреждений: Физика. Астрономия. 7 - 11 класс / Ю.И.Дик, В.А.Коровин - второе издание, исправленное. М.: Дрофа, 2001.

Программы для общеобразовательных учреждений: Физика. Астрономия. 7 - 11 класс / Н.И.Шахмаева, Д.Ш.Шоднев - второе издание, исправленное. М. : Дрофа, 2001.

Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Уч. пособие для студ. вузов/ Под ред. Е.С. Полат. - М.: Академия, 2001.

Педагогика: Учебное пособие/ Под. ред. Л.П. Крившенко. - М.:ТК Велби: изд-во Проспект, 2004.

Кондратьева А.С., Лаптев В.В. Физика и компьютер. - Л.: Изд - во ЛГУ, 1990.

http://nashaucheba.ru/v3158/гальперин_п.я._введение_в_психологию

http://pivotanimator.net/Download