Статья: «Внедрение современных информационных технологий в образовательный процесс на уроках физики»

 «Внедрение современных информационных технологий в образовательный процесс на уроках физики».

«Детская природа ясно требует наглядности. Учите ребенка каким-нибудь пяти не известным ему словам, и он будет долго и напрасно мучиться над ними; но свяжите с картинками двадцать таких слов - и ребенок усвоит их на лету. Вы объясняете ребенку очень простую мысль, и он вас не понимает; вы объясняете тому же ребенку сложную картину, и он вас понимает быстро... Если вы входите в класс, от которого трудно добиться слов, начните показывать картинки, и класс заговорит, а главное, заговорит свободно...»   К.Д.   Ушинский

Каждый из нас использует на уроке готовые электронные учебные пособия и всё чаще пробует себя в качестве их «творца», готовя авторские уроки – мультимедийные презентации, тестеры и игры ( "Своя игра" ). Первые успехи в из разработке вызывают чуть ли не детский восторг. И учитель при подготовке к занятиям с мультимедиа рассчитывает прежде всего на себя, свой опыт и интуицию. Какие же преимущества мультимедийного урока я для себя нашла?

 Прежде всего, для интереса учащихся к уроку. Психологи давно подметили, что современные дети  - это дети экранной информации. Информация экрана монитора, интерактивной доски, проектора, телевизора, кинотеатра воспринимается ими намного лучше, чем книжная информация. Мы можем сожалеть и даже возмущаться, что ученики мало читают. Но это тот важный фактор, который необходимо учитывать при организации урока

Важное место в формировании практических умений и навыков у учащихся на уроках физики отводится демонстрационному эксперименту и фронтальной лабораторной работе. Физический эксперимент на уроках физики формирует у учащихся накопленные ранее представления о физических явлениях и процессах, пополняет и расширяет кругозор учащихся. В ходе эксперимента, проводимого учащимися самостоятельно во время лабораторных работ, они познают закономерности физических явлений, знакомятся с методами их исследования, учатся работать с физическими приборами и установками, то есть учатся самостоятельно добывать знания на практике.

Но для проведения полноценного физического эксперимента, как демонстрационного, так и фронтального необходимо в достаточном количестве соответствующее оборудование. В настоящее время школьные лаборатории по физике не достаточно  оснащены приборами по физике и учебно-наглядными пособиями для проведения демонстрационных и фронтальных лабораторных работ.  Но даже при полной укомплектованности лаборатории физики требуемыми приборами реальный эксперимент требует очень много времени на подготовку и его проведение. При этом из-за значительных погрешностей измерений, временных ограничений урока реальный эксперимент часто не может служить источником знаний о физических законах, так как выявленные закономерности имеют лишь приближенный характер, зачастую правильно рассчитанная погрешность превышает сами измеряемые величины. Таким образом, провести полноценный лабораторный эксперимент по физике при имеющихся в школе ресурсах невозможно. Результатом этого является то, что:

Ученики не могут представить некоторые явления макромира и микромира, так как отдельные явления, изучаемые в курсе физики средней школы невозможно наблюдать в реальной жизни и, тем более, воспроизвести экспериментальным путем в физической лаборатории, например, явления атомной и ядерной физики и т.д. Поэтому учителю приходится объяснять их суть чисто теоретически, не подкрепляя экспериментально, что сказывается на уровне подготовки учащихся по физике.

Невозможно подкрепить теоретические знания учащихся практическими посредством физического эксперимента, так как в лаборатории нет необходимого физического оборудования для его проведения.

Проведение отдельных экспериментальных работ, даже при наличии необходимого оборудования, сопряжено с опасностью для жизни и здоровья учащихся.

Выполнение отдельных экспериментальных заданий в классе на имеющемся оборудовании происходит при заданных определенных параметрах, изменить которые невозможно. В связи с этим невозможно проследить все закономерности изучаемых явлений, что также сказывается на уровне знаний учащихся.

И, наконец, невозможно научить учащихся самостоятельно добывать физические знания, то есть сформировать у них информационную компетентность, применяя только традиционные технологии обучения.

Применение только традиционной методики проведения физического эксперимента приводит к низкому уровню умений и практических навыков учащихся по физике. Ученики не умеют анализировать, понимать и интерпретировать графики и таблицы, полученные в ходе эксперимента, не умеют объяснять суть физических явлений, не понимают закономерности физических процессов, не умеют самостоятельно добывать нужную информацию из различных источников, в том числе электронных. Это влияет на формирование информационной компетентности и уровень обученности учащихся по физике. В связи с этим, появляется идея:

Если проводить физический эксперимент и фронтальные лабораторные работы, используя виртуальные модели посредством компьютера, то можно скомпенсировать недостаток оборудования в физической лаборатории школы и, таким образом, научить учащихся самостоятельно добывать физические знания в ходе физического эксперимента на виртуальных моделях, то есть появляется реальная возможность формирования необходимой информационной компетентности у учащихся и повышения уровня обученности учащихся по физике.

 Формирование практических навыков учащихся по физике можно эффективно осуществлять, если в учебный процесс включить виртуальные версии школьного демонстрационного эксперимента. Виртуальная среда компьютера позволяет оперативно видоизменить постановку опыта, что обеспечивает значительную вариативность его результатов, а это существенно обогащает практику выполнения учащимися логических операций анализа и формулировки выводов результатов эксперимента.

Компьютерный эксперимент способен дополнить “экспериментальную” часть курса физики и значительно повысить эффективность уроков. При его использовании можно вычленить главное в явлении, отсечь второстепенные факторы, выявить закономерности, многократно провести испытание с изменяемыми параметрами, сохранить результаты и вернуться к своим исследованиям в удобное время. К тому же, в компьютерном варианте можно провести значительно большее количество экспериментов. Данный вид эксперимента реализуется с помощью компьютерной модели того или иного закона, явления, процесса и т.д. Работа с этими моделями открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов.

В большинстве интерактивных моделей предусмотрены варианты изменений в широких пределах начальных параметров и условий опытов, варьирования их временного масштаба, а также моделирования ситуаций, недоступных в реальных экспериментах.

Ещё один позитивный момент в том, что компьютер предоставляет уникальную, не реализуемую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощенной теоретической модели, что позволяет быстро и эффективно находить главные физические закономерности наблюдаемого явления. Кроме того, учащийся может одновременно с ходом эксперимента наблюдать построение соответствующих графических закономерностей. Графический способ отображения результатов моделирования облегчает учащимся усвоение больших объемов полученной информации. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков. Также необходимо учитывать, что далеко не все процессы, явления, исторические опыты по физике учащийся способен представить себе без помощи виртуальных моделей (например, диффузию в газах, цикл Карно, явление фотоэффекта, энергию связи ядер и т.д.). Интерактивные модели позволяют ученику увидеть процессы в упрощенном виде, представить себе схемы установок, поставить эксперименты вообще невозможные в реальной жизни.

Для проведения компьютерного эксперимента на уроках физики в современной школе есть необходимая материальная база, которая позволяет широко использовать возможности по внедрению современных информационных технологий в образовательный процесс.

Применение компьютерных технологий позволяет учителю не только применять современные формы и методы обучения, но и помогает повысить скорость и точность сбора и обработки информации об успешности обучения учащихся, благодаря компьютерному тестированию и контролю знаний, позволяет вести экстренную коррекцию.

Приобщение учащихся к компьютерным технологиям облегчается тем, что современные ученики к 10-му классу уже владеют пользовательскими навыками, так как большинство семей имеют компьютерную технику, нередко осуществляется выход в Интернет через домашнюю телефонную линию. Применение компьютерных технологий повышает и стимулирует интерес учащихся к получению новых знаний, активизирует мыслительную деятельность, благодаря интерактивности, позволяет эффективно усваивать учебный материал. Учащимся предоставляется возможность моделировать и визуализировать процессы, сложные для демонстрации в реальности, проводить самостоятельно исследовательский поиск материалов, опубликованных в Internet, для подготовки докладов и рефератов, тем самым развивать самостоятельность у учащихся, навыки самооценки. Обучение учащихся с помощью компьютерных технологий можно организовать индивидуально, разделять учебный материал по темпу его изучения, по логике и типу его восприятия учащимися. В отличие от таких привычных пассивных форм как лекция, просмотр видео и кинофильмов ученикам, пользователям компьютера, предлагается постоянное участие в происходящем, происходит приобщение и приучение их поисковой творческой деятельности, развивается воображение и модельное видение. Любая учебная компьютерная программа фактически является моделью, отображающей реальность в виртуальном мире. Ученик познает реальность с помощью компьютера через условные понятия и изображения, их нельзя потрогать, но они фактически двумерны. Применение электронных лабораторных работ способствует формированию информационной компетентности у учащихся, они учатся интерпретировать, систематизировать, критически оценивать и анализировать полученную информацию с позиции решаемой им задачи, делать аргументированные выводы, использовать полученную информацию при планировании и реализации своей деятельности в той или иной ситуации, структурировать имеющуюся информацию, представлять её в различных формах и на различных носителях, адекватных их запросам.

На своих уроках я использую компьютерные модели:

Для проведения уроков, содержащих физический эксперимент при изучении, повторении или закреплении изученного материала в курсе физики (с применением мультимедийного видеопроектора);

Для проведения фронтальных лабораторных работ и экспериментальных заданий для учащихся в компьютерном классе;

Для дополнительных заданий “продвинутым” ученикам с целью проведения дополнительного эксперимента по темам, выходящим за рамки программы школьного курса физики.

Для контроля знаний учащихся по физике по отдельным темам (электронное тестирование)

Для индивидуальных лабораторных работ и экспериментальных заданий ученикам, пропустившим занятия по той или иной причине.

В ходе обычного урока физики в классе при объяснении нового материала я сама провожу виртуальный эксперимент с применением мультимедийного видеопроектора, ученики наблюдают за ходом физического процесса на экране. Затруднения возникают при проведении фронтального физического эксперимента и лабораторной работы в компьютерном классе, когда сам ученик самостоятельно проводит эксперимент. Дело в том, что нет изданных печатных или электронных пособий, содержащих готовые подробные инструкции для учащихся по выполнению виртуальных лабораторных работ. Ученики не могут самостоятельно проводить виртуальный эксперимент по компьютерной модели без подробной инструкции по его проведению.

Для решения данной проблемы:

Необходимо проводить уроки физики (хотя бы 1 час в неделю) в компьютерном классе для проведения виртуальных лабораторных работ.

Необходимо составить для учеников сборник инструкций по работе с электронным учебником и по выполнению лабораторных работ с помощью виртуальных моделей.