НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ И ТЕЛЕКОММУНИ-КАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА I. НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ И ТЕЛЕКОММУНИ-КАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ
1. Психолого-педагогические основы использования информационных и телекоммуникационных технологий в учебном процессе
2. Использование программно-педагогических и телекоммуникационных средств в преподавании физики
3. Психолого-педагогический аспект активизации познавательной самостоятельности при применении новых информационных технологий
ГЛАВА II. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ  ФИЗИКИ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СРЕДСТВ
1. Анализ существующих  компьютерных мультимедийных курсов и методика их применения в курсах физики
ГЛАВА III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СРЕДСТВ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ 1. Общая характеристика экспериментального аспекта исследования 2. Констатирующий этап ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА

Применение компьютерных технологий при обучении учащихся физике

Профессиональный рост учителя, на мой взгляд, всегда связан с поиском. Роль его заключается в том, чтобы стать организатором познавательной деятельности, где главным действующим лицом становится ученик. Учитель должен организовать и управлять учебной деятельностью своих воспитанников. И реализовать это можно, используя различные современные педагогические технологии, в том числе информационные, компьютерные технологии.

 ИКТ можно применять в качестве:

§  средств обучения;

§  средств, совершенствующих процесс преподавания;

§   инструмента познания окружающей действительности и самопознания;

§   средств развития личности обучаемого;

§   объекта изучения в рамках освоения курса информатики;

§   информационно-методического обеспечения и управления учебно-воспитательным процессом;

§   средства коммуникаций;

§   средства автоматизации процесса обработки результатов эксперимента и управления;

§   средства автоматизации процессов контроля и коррекции результатов учебной деятельности, тестирования и психодиагностики;

§  средств организации интеллектуального досуга.

Использование новых информационных технологий в учебно-воспитательном процессе позволяет нам реализовать свои педагогические идеи, представить их вниманию коллег и получить оперативный отклик, а учащимся дает возможность самостоятельно выбирать образовательную траекторию – последовательность и темп изучения тем, систему тренировочных заданий и задач, способы контроля знаний. Так реализуется важнейшее требование современного образования – выработка у субъектов образовательного процесса индивидуального стиля деятельности, культуры самоопределения, происходит их личностное развитие.

Современный период развития цивилизованного общества характеризует процесс информатизации. Информатизация общества — это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит в том, что доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств вычислительной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена. Быстрое развитие вычислительной техники и расширение её функциональных возможностей позволяет широко использовать компьютеры на всех этапах учебного процесса: во время лекций, практических и лабораторных занятий, при самоподготовке и для контроля и самоконтроля степени усвоения учебного материала. Использование компьютерных технологий значительно расширило возможности лекционного эксперимента, позволяя моделировать различные процессы и явления, натурная демонстрация которых в лабораторных условиях технически очень сложна либо просто невозможна.

Большие возможности содержатся в использовании компьютерных технологий при обучении физике. Эффективность применения компьютеров в учебном процессе зависит от многих факторов, в том числе и от уровня самой техники, и от качества используемых обучающих программ, и от методики обучения, применяемой учителем. В современном кабинете должны использоваться не только различные установки и приборы для проведения демонстрационных экспериментов, но и вычислительная техника с мультимедиа проектором или демонстрационным экраном.

Применение информационных технологий началось много лет тому назад, когда появились сначала простые, а затем и программируемые микрокалькуляторы, которые позволяли не просто подсчитать результат при решении задач, выполнении лабораторных работ. Учащиеся при помощи учителя или сильных учеников составляли программы решения задач, расчёта результатов лабораторных работ. Появившиеся в школе несколько лет назад компьютеры позволили ещё больше расширить возможности в использовании компьютерных технологий в учебно–воспитательном процессе.

При использовании ПК в учебном процессе возникает информационная система, состоящая из двух (ученик и компьютер) либо трех элементов (ученик, учитель и компьютер), между которыми происходит информационный обмен. Эта дидактическая система, состоящая из учителя (эксперта), учащегося (обучаемого или тестируемого) и ЭВМ, используется для информационной поддержки принятия решений, осуществления обучения, формирования соответствующих умений и навыков, оценки и тестирования учащихся.

Традиционная методика использования ИТ предполагает, что учитель формулирует учебную задачу, которая может состоять в изучении того или иного вопроса, решении некоторой проблемы, написании компьютерной программы. Учащийся, используя ПК с соответствующим программным обеспечением, решает поставленную задачу. В ряде случаев компьютер оценивает работу учащихся.

Внедрение ПК в учебный процесс привело к изменению роли учителя. Возможность использования электронных источников информации превращает его в наставника, который не столько сообщает новую информацию, сколько управляет развитием учащегося, сотрудничает с ним при решении учебных задач.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИТ В ОБРАЗОВАНИИ.

 Информатизация образования требует проведения соответствующих исследований и создания современных методов обучения, основанных на использовании информационных технологий, и приводящих к повышению качества учебного процесса до уровня требований постиндустриального общества. Это предусматривает приобщение учащихся к информационной культуре, построение в их сознании научной картины мира, овладение современными методами обработки информации.

В информатике под информационной (компьютерной) технологией понимают технологию переработки информации на ЭВМ, 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.

 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ

1. Изучение методов обработки информации.	1.1. Создание и обработка текстовых и графических файлов с помощью текстовых и графических редакторов. 1.2. Использование баз данных и динамических таблиц для систематизации информации. 1.3.Обработка видео-, аудио- и фотоматериалов с помощью фото и видеокамер, видео- и аудиотехники. Создание презентаций, анимаций.
2. Программирование на компьютере.	2.1. Изучение языков программирования. 2.2. Решение математических, физических, экономических и других задач с помощью математических пакетов. 2.3. Компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент.
3.Мультимедиа-технологии.	3.1. Получение информации с помощью электронных энциклопедий, словарей, учебников, переводчиков. 3.2. Использование обучающих программ и компьютерных игр для развития учащихся. 3.3. Оценка уровня знаний с помощью тестирующих программ.
4. Сетевые технологии.	4.1. Получение информации из энциклопедий и словарей, информационно–поисковых систем Интернет. 4.2. Дистанционное обучение и тестирование в Интранет и Интернет. 4.3. Создание Web-сайта, размещение информации в Интранет и Интернет.
5.Эксперименты с компьютером.	5.1. Использование ПК как измерителя времени, напряжения, частоты сигнала. 5.2. Применение ПК в качестве источника сигналов заданной формы. 5.3. Использование цифрового осциллографа, спектроанализатора на базе ПК. Компьютерный измерительный комплекс.

На мой  взгляд, 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 по программированию, 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.

Основные направления применения компьютерной техники в физическом образовании представлены в таблице.

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. При изучении информатики учащиеся осваивают методы алгоритмизации и программирования, изучают языки Basic, Pascal, Visual Basic, Delphi и т.д., что позволяет им создавать несложные программы и решать соответствующие задачи.

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.

При изучении естественнонаучных и технических дисциплин компьютер может эффективно использоваться как часть экспериментальной установки, учебной автоматизированной системы управления, а также в качестве программируемого источника сигналов и регистрирующего устройства. В приложении рассмотрена методика использования компьютера в учебных опытах по физике.

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 гипермедиадокументы –– текстовые 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 ИТ.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

 Развитие компьютерной техники и средств связи обусловило появление и распространение вычислительных сетей. Школы и вузы имеют компьютерные классы и лаборатории, в которых ПК объединены в локальную сеть, допускающую выход в Интернет.

Совокупность ПК 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 ПК, 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 дистанционное образование, предполагающее доступ обучаемых к информационным ресурсам по Интернет, использование электронной почты для рассылки учебных текстов и контрольных работ.

5. Связь между физикой и информатикой. Как уже отмечалось, преподавание физики, в первую очередь электродинамики, связано с изучением вычислительной техники и современных технологий сбора, хранения, обработки и передачи информации. Это обусловлено объективными причинами: развитие компьютерной техники и средств телекоммуникации стало возможным благодаря достижениям микроэлектроники, развитие которой опирается на физические законы. На примере этих устройств может быть показано значение физики для современной техники, ее роль в практической деятельности.

Рассмотрение различных вопросов школьного курса физики может сопровождаться ссылками на использование изучаемых явлений в устройствах сбора и обработки информации [1]. Так, при изучении протекания электрического тока в различных средах учащиеся знакомятся с полупроводниковыми приборами: диодами и транзисторами. Учителю следует сообщить о возможности построения различных электронных устройств: логических элементов, выполняющих операции И, ИЛИ, НЕ, генератора импульсов, вырабатывающего прямоугольные импульсы, триггера, способного находиться в двух устойчивых состояниях и запоминать 1 бит информации и т.д. Учащиеся должны понимать, что на их основе могут быть созданы такие узлы ЭВМ, как регистр памяти, сумматор, арифметико–логическое устройство, оперативная память, шифратор и дешифратор и т.д.

На уроке, посвященном принципу радиосвязи и передаче информации посредством электромагнитных волн, учитель может напомнить учащимся о современных достижениях в области телекоммуникации. Имеет смысл рассмотреть или упомянуть амплитудную, частотную и фазовую модуляции, принцип частотного и временного разделения канала связи, применение оптоволоконного кабеля для одновременной коммутации нескольких источников и потребителей информации и т.д. Примерами использования внешнего и внутреннего фотоэффекта является работа лазерного принтера, сканера, фото- и видеокамеры, оптодатчиков. Изучение магнитных свойств вещества, явления остаточной намагниченности, электромагнитной индукции может сопровождаться рассмотрением работы магнитных запоминающих устройств.

Рассматривая технологии изготовления микросхем, учитель может напомнить, что большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС) составляют элементную базу современных ЭВМ. Электронная промышленность продолжает развиваться в направлении уменьшения размеров транзисторов и увеличения плотности их размещения на кристалле. Это приводит к увеличению производительности процессора, росту тактовой частоты, снижению напряжения питания. Так, в 2003 г. был освоен 90–нм технологический процесс, в 2005 осуществлен переход на 65-нм технологию, в 2007 планируется внедрение 45-нм технологии.

На уроке физики могут быть обсуждены перспективные направления развития компьютерной техники, некоторые из которых перечислены ниже:

1. Молекулярные компьютеры. Компания IBM получила ротаксан –– вещество, молекула которого обладает свойствами диода (1974 г.). Из нее можно сделать аналог транзистора, а из двух --- аналог триггера. Переключения молекулы ротаксана из одного состояния в другое осуществляется с помощью света или слабого электрического поля. Тактовая частота процессора возрастет до 1 ТГц.

2. Биокомпьютеры. Примером биокомпьютера является мозг человека. Применение в вычислительной технике биологических материалов делает возможным построение белковой памяти, создание биокомпьютера на ДНК. Он будет иметь малые размеры, высокое быстродействие, потреблять мало энергии и может служить частью живого организма.

3. Нейрокомпьютеры. Это вычислительная система, созданная на базе нейронных систем живого мира. Примером искусственной нейронной сети является перцептрон Розенблата. Нейрокомпьютерам присущи параллельность обработки информации, способность к обучению, распознаванию образов, установлению ассоциативных связей, высокая надежность.

4. Оптические компьютеры. Логические операции могут быть реализованы с помощью оптических элементов, что позволяет упростить работу оптических повторителей и усилителей оптоволоконных линий дальней связи. При этом используется явление оптической бистабильности: за счет нелинейности оптической среды возможны два стационарных состояния прошедшей световой волны, отличающихся интенсивностью и поляризацией. ЭВМ, используемые для передачи информации через оптоволокно, перейдут на оптическую основу, это позволит сохранять сигнал в световой форме и существенно повысить быстродействие.

5. Квантовые компьютеры. Квантовые вычислительные системы состоят из совокупности микрочастиц (атомов), способных переходить из одного энергетического состояния в другое. Это осуществляется за счет вынужденных переходов атомов под действием световых волн (фотонов) определенной частоты. Спонтанные переходы должны быть исключены. При этом могут быть реализованы все логические операции: И, ИЛИ, НЕ. Единицей информации является кубит (qubit, Quantum Bit). Двум значениям кубита 0 и 1 могут соответствовать основное и возбужденное состояния атома, различная ориентация спина атомного ядра, направление тока в сверхпроводящем кольце и т.д.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ   физики НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СРЕДСТВ

Вопрос использования новых информационных технологий в обучении физике в средней школе является очень важным и актуальным. Современные программно-педагогические средства и телекоммуникационные средства развиваются с калейдоскопической быстротой. Поэтому необходимо определить дидактические требования к современному понятию «электронный учебник», к комплексу программно-педагогических и телекоммуникационных средств обучения астрономии и физике, рассмотреть вопросы методики применения программно-педагогических и телекоммуникационных технологий в преподавании  физики.

В настоящее время в обучении физике широко применяются различные ППС – программно-педагогические средства - обучающие компьютерные программы и программные среды.

         С появлением компьютеров в классах стала меняться методика преподавания физики, все больше используются проектная и исследовательская формы учебной деятельности, индивидуализация обучения. Применение компьютера на уроке физики - эффективное средство познавательной деятельности учащихся, которое открывает для учителя широкие возможности по совершенствованию урока.

Используя учебные имитационные компьютерные программы, учитель может представить изучаемый материал более наглядно, показать модели физических экспериментов, для которых нет оборудования в школе. Например, «Задачник по физике. Оптика. Волны» позволяет учащимся наблюдать имитационные эксперименты  по интерференции и дифракции, «Физика в картинках» позволяет показывать «Зоны Френеля», «Опыт Майкельсона», опыты по поляризации света.

Компьютерная программа по физике может смоделировать работу ядерного реактора или эволюцию звезд.  Кроме того, компьютерное моделирование существенно экономит время на самих уроках, упрощает процесс подготовки учителя к уроку, экономит время учителя.

         Для учителя физики  важно ориентироваться в основных ППС, а также знать, для каких дидактических целей они могут использоваться. Кратко невозможно проанализировать особенности всех современных компьютерных дидактических средств по физике , такое разнообразие имеется на сегодняшний день. В настоящее время внимание специалистов и фирм, занимающихся разработкой различных обучающих компьютерных программ, сосредоточено на разработке компьютерных дисков, содержащих анимационные модели, интерактивные модели, обучающие компьютерные среды.

         Мы понимаем под анимацией модель, в которой возможно отражение физического явления, процесса, движение объектов без влияния пользователя на это движение, процесс, явление.

         Под интерактивной моделью мы понимаем такую анимацию, на параметры которой можно влиять в процессе изучения. С методической точки зрения с помощью интерактивных моделей можно сконструировать компьютерную лабораторную работу.

         Под обучающей компьютерной моделирующей средой мы понимаем интерактивную среду, в которой можно создавать самостоятельные интерактивные эксперименты, моделировать процессы и явления.

Важными могут быть ответы на следующие первоочередные вопросы.

1.     Какие обучающие компьютерные программы и имитационные программы, моделирующие физические эксперименты, имеются на сегодняшний день, и для какой учебно-дидактической цели они могут использоваться в первую очередь?

2.     Какие программно-педагогические средства содержат анимации, какие – интерактивные модели, а какие - моделирующие компьютерные среды?

3.     Как можно организовать учебный процесс с использованием компьютера в кабинете физики?

Ответы на данные вопросы мы постарались привести в таблицах 3–6.

Таблица 3.

Перечень программно-педагогических средств

по физике и астрономии (обучающие программы, демонстрационные программы для операционной системы DOS)

№	Название	Класс	Краткая характеристика
1	«Активная физика» (Программно-методический курс  сертифицирован Министерством образования и науки республики Беларусь и более 9 лет используется в школах Беларуси, России и других странах)	7-10	Программно - методический комплекс. Обучающая программа, содержащая простейшие  имитационные эксперименты. Для каждого класса предлагается 10-12 коротких (до 20 минут) компьютерных занятий, содержит более 500 заданий Режим контроля знаний и обучения. Программа рассчитана  на использование, как на  групповую, так и на индивидуальную работу в классе
2	«Физика в картинках» ( фирма «ФИЗИКОН»)	7-11	Демонстрационные имитационные программы по различным разделам физики. Программу можно рекомендовать для кабинета физики. Содержит справочные сведения по физике, таблицы величин. Имеется сборник вопросов и задач, предусмотрена возможность ввода ответов и их проверки
3	«Обучающая система «ОПЫТ»	9	Обучающая  демонстрационная программа. Содержит имитационные модели.
4	«Система единиц»	9 -11	Дидактическая программа справочного характера
5	«Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях»	10	Демонстрационная программа (на дискете)
6	«7 законов физики»	7-9	Демонстрационная и обучающая программа
7	«Фундаментальные физические опыты»	10 -11	Демонстрационная программа
8	Пакет программ «Астрономия» (авторский коллектив Белолипецкий А.Н., Паболков И.В. и др.)	1- 11	Демонстрационные программы, имитирующие различные астрономические явления
9	«Физика в вопросах и ответах» (автор В.В. Сизов, МГУ)	9-11	Тестирующая программа. Наглядная итоговая ведомость дает возможность не только оценить знания учащихся, но и понять, какие вопросы даются наиболее тяжело

Таблица 4.

Перечень  программно-педагогических средств 

по физике и астрономии (для операционной системы WINDOWS)

№	Название	Класс	Краткая характеристика
1	«1С: РЕПЕТИТОР ФИЗИКА» (фирма «1С»)	10 -11	Современный мультимедийный обучающий курс со справочным материалом, содержит достаточно трудные задачи, различного уровня сложности, предлагаемые на вступительных экзаменах в ведущие физические вузы, содержит 100 компьютерных анимации и видеофрагментов, 70 интерактивных моделей. Курс предназначен для самостоятельной и индивидуальной работы  абитуриентов, но может быть частично использован на уроках физики. Существует специальная многопользовательская версия для школ
2	ENCYCLOPEDIA OF SCIENCE	7-11	Демонстрационная программа по физике
3	ENCYCLOPEDIA OF SPACE AND UNIVERSE	7-11	Демонстрационная программа по астрономии. Содержит анимационные модели.
4	«Открытая Физика  1.0.» ( Новое поколение программы «Физика на Вашем РС» (компания «ФИЗИКОН»)	7 - 11	Современный мультимедийный обучающий интерактивный курс. Наиболее полно соответствует программе курса физики школы. Часть I. (Механика, Термодинамика, Механические колебания и волны) содержит 34 компьютерных эксперимента, 11 видеозаписей физических экспериментов и 1 час звуковых пояснений. Часть II (Электричество и магнетизм. Оптика. Квантовая физика) содержит 48 компьютерных экспериментов, 10 графических моделей физических экспериментов и 1 час звуковых пояснений. Интерактивный курс содержит анимационные модели, интерактивные модели.
5	«Игры по кинематике»	7 - 9	Обучающая программа, предназначена для ознакомления учащихся с новым материалом по кинематике
6	«Информационно-методическая система «УРОКИ ФИЗИКИ-7»	7	Контролирующая программа с базой данных, позволяющая проводить текущий контроль знаний учащихся
7	«Задачник по физике». Том 1 Механика. Том 2 Молекулярная физика и термодинамика. Том 3 Электродинамика. Том 4 Волны. Оптика. Том 5 Атомная физика. Основы ядерной физики	9 - 11	Мультимедийная обучающая программа для отработки основных умений и навыков решения задач. Задачи различной степени трудности с контролирующим режимом решения задач. Видео-демонстрации экспериментов. Демонстрации опытов. Программа адресована старшеклассникам, абитуриентам и студентам первых курсов технических университетов
8	«Физика для школьников и абитуриентов»	9 - 11	Компьютерное пособие для поступающих в вузы, возможно применение для самостоятельной работы учащихся
9	«Физика серии TeachPro» «Мультимедиа Технологии и Дистанционное обучение»	9 - 11	Мультимедийный курс для абитуриентов, обучающе-контролирующее ППС. Содержит много справочного материала, лекций с подробным разбором и решением задач Содержит простейшие анимации.
10	«Курс физики XXI века» (Фирма «Медиахуз»)	9 -11	Обучающе-контролирующее ППС. Мультимедийный курс включает полную теорию и решение задач в объеме программы вступительных экзаменов. Задачи в курсе сопровождаются интерактивными моделями. При решении задач можно задать 4 типа сложности, от режима «авто» до самостоятельного решения задачи. Курс комплектуется оригинальным авторским печатным трехтомным учебником объемом 1100 страниц с полной теорией, таблицами формул. Курс предназначен для самостоятельного решения задач
11	INTERACTIVE PHYSICS	7 - 11	Мультимедийная демонстрационная программа, возможность интерактивного изменения
12	DISCOVER ASTRONOMY	5 - 11	Мультимедийная астрономическая программа - энциклопедия по астрономии - 50 анимационных моделей, 60 фотографий звезд, галактик и планет, 9 анимированных экскурсий по Вселенной
13	ASTRONOMY LAB	5 - 11	Демонстрационная программа. Это настоящий планетарий, с помощью которого можно решать множество задач по определению положений различных астрономических объектов
14	Компьютерный физический практикум (авторский коллектив В.А. Давыдов и др., разработано в ЦСПИ)	9-11	Интерактивный практикум по физике, содержащий интерактивные модели
15	Фигуры Лиссажу	11	Демонстрационная программа для изучения колебаний разных направлений на качественном уровне. Имеется  возможность построения и исследования путем изменения отношения между частотами, колебаний одного направления; двух взаимно перпендикулярных колебаний.  В программе можно  размещать одновременно несколько окон с колебаниями разных направлений
16	Курс физики для школьников и абитуриентов (автор Боревский Л.Я., фирма «Компьюлинк»)	9 - 11	Мультимедийный курс содержит электронный гипертекстовый учебник и справочник, комплект задач, которые предлагается решить в интерактивном пошаговом режиме. Модели изучаемых явлений и возможности анимации, позволяют разобраться и в условии предложенных задач, и в методах их решений. Курс рассчитан на абитуриентов
17	Репетитор по физике. (компания «Кирилл и Мефодий»)	11	Мультимедийный курс для абитуриентов,  предназначенный для систематизирования и закрепления знаний по отдельным темам. Содержит большое количество вопросов и задач. Курс позволяет варьировать степень сложности задач при подготовке к конкурсным экзаменам в вуз
18	PcSpace	11	Демонстрационная программа с интерактивным планетарием. Путешествуя на космическом корабле по нашей Галактике, можно «долететь» до любой звезды и посмотреть, как с нее выглядит звездное небо нашей Галактики
19	RedShift 4	9 - 11	Демонстрационная и обучающая программа, содержащая интерактивный планетарий, имеет встроенный календарь прошлого и будущего. Есть возможность показа планет Солнечной системы и их спутников. В фотогалерее 400 фотографий небесных объектов
20	Sky map	5 - 11	Демонстрационная программа – планетарий для моделирования звездного неба, может служить также в качестве учебной  карты звездного неба
21	«Невооруженным глазом»	7 - 11	Астрономическая энциклопедия, содержит более 2000 фотографий галактик, планет, спутников планет, Солнца.
22	«Живая Физика». Компьютерная моделирующая среда, созданная калифорнийской фирмой Knowledge Revolution и русифицированная ИНТ (Институтом новых технологий)	7 - 11	Это самая лучшая современная компьютерная моделирующая среда, в которой  имеется  возможность самостоятельного  интерактивного компьютерного эксперимента. Это конструктор, в котором учитель и учащиеся могут создавать и исследовать модели движения тел в любых полях (гравитационных, электромагнитных). Несмотря на то, что требует очень много времени на подготовку к использованию, каждый интерактивный компьютерный эксперимент, созданный самим учеником или учителем, может использоваться как творческое задание, исследовательское задание

Таблица 5.

Перечень программно-педагогических средств

 по физике (для компьютеров Macintosh)

№	Название	Класс	Краткая характеристика
1	«Изучаем движение» ( на русском языке адаптация  ИНТ)	5 - 7	Программа для изучения движения. Позволяет измерить характеристики движения в кадрах фильмов. Использует таблицы и графики
2	«Живая Физика» ( на русском языке адаптация  ИНТ)	7 -11	Это самая лучшая современная компьютерная моделирующая среда, в которой  имеется  возможность самостоятельного  интерактивного компьютерного эксперимента. Это конструктор, в котором учитель и учащиеся могут создавать и исследовать модели движения тел в любых полях (гравитационных, электромагнитных). Несмотря на то, что требует очень много времени на подготовку к использованию, каждый интерактивный компьютерный эксперимент, созданный самим учеником или учителем, может использоваться как творческое задание, исследовательское задание

Таблица 6.

Перечень интерактивных программно-педагогических средств 

по физике с элементами дистанционного обучения через Интернет

(для IBM-совместимых компьютеров)

№	Название	Класс	Краткая характеристика
1	«Открытая  Физика  2.0.» и «Открытая Физика 2.5» (Новое поколение программы «Открытая Физика 1.0.» (компания «ФИЗИКОН»)	7 - 11	Полный мультимедийный курс физики. Входит в новую серию продуктов компании «ФИЗИКОН», ориентированных не только для работы на отдельном компьютере, но и в локальных сетях, и в Интернет. Каждая часть электронных учебников содержит 400 задач, вопросов и тестов. В курсе имеются интерактивные компьютерные модели и анимационные модели, интерактивные компьютерные лабораторные работы. Имеется поддержка через образовательный портал дистанционного обучения «Открытый Колледж», где можно найти более 1000 дополнительных и постоянно обновляемых тестов

Анализ имеющихся ППС по физике позволяет сделать вывод, что в настоящее время созданы различные современные мультимедийные курсы по физике. В дальнейшем надо создать мультимедийный курс, в котором кроме интерактивных моделей, учебно-справочного блока, тестирующего комплекса, имеется виртуальная лаборатория, в моделирующей среде которой учитель и учащиеся смогут самостоятельно создавать интерактивные модели.

         По своему дидактическому назначению ППС можно разделить на следующие группы:

1.      Демонстрационные программы. Предназначаются для наглядного представления учебного материала, для иллюстрации новых понятий.

2.      Обучающие программы. Предназначаются для ознакомления учащихся с новым материалом, для формирования основных понятий, отработки основных умений и навыков путем их активного применения в различных учебных ситуациях. Эти программы направляют обучение, исходя из имеющихся у обучаемого знаний и его индивидуальных особенностей.

3.      Контролирующие. Позволяют учителю проводить текущий и итоговый контроль знаний учащихся. Позволяют оперативно оценить знания больших групп учащихся.

4.      Обучающе-контролирующие ППС. Это самый распространенный вид программно-педагогических средств.

5.      Тренажеры. Используются для закрепления новых понятий, отработки операционных навыков. Такие программы обеспечивают достижение целей путем предъявления школьнику одних и тех же заданий и требований. Наиболее целесообразно применять, если требуется довести отработку темы или совокупности навыков до совершенства.

С другой стороны принято выделять:

1.     Конструкторы или компьютерные моделирующие среды. При этом учитель и учащиеся могут, не прибегая к программированию, самостоятельно создавать и исследовать модели объектов, движение  тел в различных полях.

2.     Имитационно-моделирующие ППС. Это современные программно-педагогические средства, которые моделируют сложные процессы. В таких ППС могут быть лабораторные компьютерные работы, а также модели таких процессов, которые невозможно проводить на уроках. Компьютерная программа сможет смоделировать работу ядерного реактора или эволюцию звезд. Некоторые ППС могут содержать интерактивные модели, в которых учитель или учащийся может изменять параметры модели и более глубоко исследовать соответствующий процесс.

Программно-педагогические средства позволяют:

·        «индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения;

·        осуществлять контроль с диагностикой ошибок, обратную связь;

·        проводить самоконтроль и самокоррекцию учебной деятельности;

·        высвобождать учебное время за счет выполнения компьютером рутинных вычислительных работ;

·        визуализировать учебную информацию;

·        моделировать и имитировать изучаемые процессы или явления;

·        проводить лабораторные работы в условиях имитации на компьютере реального опыта или эксперимента;

·        формировать умение принимать оптимальное решение в различных ситуациях;

·        развивать определенный вид мышления (например, наглядно-образного, теоретического);

·        усиливать мотивацию обучения (например, за счет изобразительных средств программы или вкрапления игровых ситуаций);

·                   формировать культуру познавательной деятельности и др.» Современные ППС и телекоммуникационные средства обучения  должны удовлетворять дидактическим требованиям:

1)          соответствия содержанию обязательного минимума физического образования и одновременного превышения этого минимума;

2)          интерактивности моделей;

3)          обратной связи;

4)          обеспечения условий для формирования исследовательских умений;

5)          единства обучающей и контролирующей функций;

6)          разнообразия видов и дифференцированности заданий;

7)          соответствия возможностям учащихся и создания условий для индивидуального роста.

         В последнее время, в связи с развитием технических возможностей современных компьютеров, стало реальным соединение всех вышеперечисленных свойств ППС в одном мультимедийном учебном компьютерном диске. Именно к таким поколениям ППС относятся «Открытая Физика» .

         Несмотря на то, что новый компьютерный курс «Открытая Физика» ориентирован на индивидуальную, самостоятельную работу школьников, он может с успехом использоваться и на уроках физики. В данном компьютерном мультимедийном курсе имеются более 100 анимационных и интерактивных моделей, позволяющих в динамике проиллюстрировать изучаемое физическое явление, лабораторные работы, задачи, тесты, в том числе снабженных подробными решениями.

         Сначала учащийся должен дать ответ на поставленный вопрос, а затем проверить правильность полученного результата, выполнив компьютерный эксперимент. Разумеется, компьютерная лаборатория не может заменить настоящую физическую лабораторию. До компьютерного эксперимента целесообразно проводить реальный физический эксперимент [31].

Модели дают возможность в широких пределах изменять условия физических экспериментов (массы, скорости, ускорения, жесткости пружин, температуры, характер протекающих процессов и т.д.).

Например, в компьютерной модели «Изобарный процесс» в компьютерном курсе «Открытая физика 2.0» моделируется изобарный процесс, т.е. процесс квазистатического расширения или сжатия идеального газа при постоянном давлении. Давление газа можно выбирать. Приводится график зависимости для изобарного процесса, выводится энергетическая диаграмма, на которой указываются количество теплоты Q, полученной газом, произведенная работа A и изменение  его внутренней энергии DU (рис.1).

Рис. 1. Компьютерная модель «Изобарный процесс».

В компьютерной модели «Вынужденные колебания» демонстрируются вынужденные колебания груза на пружине. Изменяющаяся по гармоническому закону внешняя сила приложена к свободному концу пружины. Внешняя сила начинает действовать на колебательную систему при нажатии кнопки «Старт»; поэтому компьютерная модель позволяет продемонстрировать не только установившиеся вынужденные колебания, но и процесс установления (переходный процесс). В модели можно изменять массу груза m, жесткость пружины k и коэффициент вязкого трения b. Выводятся графики зависимости от времени координаты и скорости груза и другие параметры колебаний, при этом одновременно показывается резонансная кривая. Можно обратить внимание учащихся на то, что установившиеся вынужденные колебания всегда происходят на частоте вынуждающей силы и показать, что резонанс наступает, когда эта частота приближается к собственной частоте колебательной системы (рис.2).

Рис.2. Компьютерная модель «Вынужденные колебания».

Такая интерактивность перед учащимися открывает огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов. Следует отметить, что в компьютерных моделях воссоздаются реальные количественные условия физических экспериментов.  Это в значительной степени способствует выработке у учащихся ощущения реальных масштабов физических явлений и процессов.

В ходе исследования предложены две модели учебной деятельности, которые реализуются с помощью ППС: 1) интерактивное моделирование и 2) компьютерная лабораторная работа. Первая из этих моделей раскрыта в главе III (стр. 131 – 144). Модель «Компьютерная лабораторная работа» конкретизирована для мультимедийного курса «Открытая Физика 2.5» часть 2  в виде 14 компьютерных лабораторных работ, тестов и заданий. (К  части 1  разработаны  Кавтревым А.Ф.).

К главе «Электродинамика»:

·        Взаимодействие точечных зарядов.

·        Цепи постоянного тока.

·        Взаимодействие параллельных токов.

·        Движение заряда в магнитном поле.

·        Электромагнитная индукция.

·        Масс-спектрометр.

К главе «Электромагнитные колебания и волны»:

·        Конденсаторы в цепях постоянного тока.

·        Свободные колебания в RLC контуре.

К главе «Оптика»:

·        Зрительная труба Кеплера.

·        Дифракционная решетка.

·        Дифракционный предел разрешения.

К главе «Основы специальной теории относительности»:

·        Относительность промежутков времени.

К главе «Квантовая физика»:

·        Фотоэффект.

К главе «Физика атома и атомного ядра»:

·        Постулаты Бора.

Безусловно, компьютерные лабораторные работы рекомендуется проводить только после реальных физических экспериментов. Методику проведения компьютерной лабораторной работы приведем на примере компьютерной лабораторной работы «Взаимодействие параллельных токов». После простых по подготовке к демонстрации  опытов «Взаимодействие двух параллельных токов» с лентами из алюминиевой фольги, подробно разобранных в книге «Демонстрационный эксперимент по физике. Том 2» [109, С.76 – 78], акцентирования внимания учащихся на то, что силовые линии магнитного поля вокруг проводника с током являются концентрическими окружностями и лежат в плоскости, перпендикулярной этому проводнику и проведения фронтального эксперимента по взаимодействию двух круговых токов, используя проволочные мотки, ключ, штатив, цветные соединительные провода и источник постоянного тока на 4 В, рекомендуется ознакомиться с соответствующей интерактивной моделью (рис. 3).

Рис. 3. Интерактивная модель «Взаимодействие параллельных токов».

После ответов на контрольные вопросы в тестовой форме выполняются задания. Например, задание № 1 «По двум бесконечным параллельным проводникам протекают токи 1 А и 2 А в разных направлениях. Расстояние между проводниками 0,8 м. Определить величину и направление индукции магнитного поля на расстоянии 0,8 м от каждого проводника. Провести компьютерный эксперимент и проверить Ваш ответ».

Предполагается, что учащиеся могут данное задание выполнить, решая задачу, а затем проводят компьютерный интерактивный эксперимент и проверяют свое решение. Учащимся рекомендуется объяснять, что данный компьютерный интерактивный эксперимент – учебный. В науке компьютерное  моделирование применяют для решения сложных задач, например, для анализа эволюции звезд различной массы и химического состава.

         В курсе «Открытая Физика» компанией ФИЗИКОН использована Интернет - технологии (Java, HTML, Internet Explorer в качестве броузера и т.д.), что позволяет использовать этот учебный диск для проектов дистанционного образования в сети Интернет по паролю доступа в образовательный портал «Открытый Колледж» (http://www.college.ru). Именно это делает компьютерный курс  исключительно интересным для методической работы учителя [87, 92]. Каждый учащийся может получить индивидуальный контрольный тест из базы данных, созданный в трех вариантах сложности, получить электронную консультацию по решению теста, при этом задания формируются индивидуально, в зависимости от возраста и уровня знаний ученика, ведется журнал достижений [91, 92]. На рис.4 показана структура формирования тестов (количество вопросов, тема, уровень сложности может варьироваться).

Рис. 4. Формирование теста по физике в системе дистанционного обучения образовательного портала «Открытый Колледж».

Если учащийся не смог ответить на тест, он после консультации с виртуальным учителем и возврата в текст электронного учебника вторично получает уже принципиально другой набор тестовых заданий. А поскольку база данных задач на сервере значительна, то решение всех тестовых задач каждым учащийся носит объективный характер и может быть оценено учителем на каждом занятии с выставлением соответствующей отметки уже в журнал класса. Кроме этого, учитель может и сам воспользоваться огромным количеством тестов из базы данных, это намного превышает количество тестов, опубликованных лабораторией аттестационного тестирования Московского института открытого образования (МИОО). Кроме этого, многие тесты достаточно сложны и интересны.

При использовании на уроке данных курсов для учителя открываются широкие возможности для учителя по совершенствованию структурирования урока. Учитель в зависимости от уровня подготовки учащихся и изучаемого материала может подобрать из курса иллюстрации физических процессов и явлений, задачи, тесты, лабораторные работы.

Наблюдения при различных условиях опыта «живых» моделей физических явлений с последующим обсуждением и теоретическими оценками вызывает у учащихся повышенный интерес и создает в классе атмосферу коллективного творчества.

Обобщая выше сказанное, можно сделать вывод о том, что учитель на уроке может использовать учебные компьютерные курсы для:

·        демонстраций и иллюстраций текстов, формул, фотографий при изучении нового материала;

·        иллюстрации методики решения сложных задач, в том числе сопровождения решения каждой сложной задачи интерактивной моделью происходящего в ней физического процесса («Курс физики XXI века»);

·        решения экспериментальных задач с использованием анимационных экспериментов;

·        проведения лабораторных работ;

·        контроля над уровнем знаний учащихся по методике дифференцированного обучения;

·        текущего контроля знаний с использование современных технологий дистанционного обучения;

·        самостоятельного создания компьютерного эксперимента в компьютерной среде «Живая Физика».

Практика использования указанных программно-педагогических средств на уроках физики показывает, что, если учащимся предлагать интерактивные модели для самостоятельного изучения, то учебный эффект оказывается чрезвычайно низким. Для эффективного вовлечения учащихся в учебную деятельность с использованием интерактивных компьютерных моделей необходимы индивидуальные раздаточные материалы с заданиями и вопросами различного уровня сложности. Кавтрев А.Ф. перечислил основные виды заданий, которые можно предложить учащимся при работе с компьютерными моделями:

Ознакомительное задание. Это задание предназначено для того, чтобы помочь учащемуся осознать назначение модели и освоить её регулировки. Задание содержит инструкции по управлению моделью и контрольные вопросы.

Компьютерные эксперименты. В рамках этого задания учащемуся предлагается провести несколько простых экспериментов с использованием данной модели и ответить на контрольные вопросы.

Экспериментальные задачи. Это задачи, для решения которых учащемуся необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов.

Тестовые задания. Это задания с выбором ответа, в ходе выполнения которых учащийся может воспользоваться компьютерной моделью.

Исследовательские задания. Учащемуся предлагается самому спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые подтверждают или опровергают некоторую закономерность. Наиболее способным учащимся предлагается самостоятельно сформулировать ряд закономерностей и подтвердить их экспериментом.

Творческие задания. В рамках таких заданий учащиеся сами придумывают задачи, формулируют их, решают, а затем ставят компьютерные эксперименты для проверки полученных ответов.

Перечисленные задания помогают учащимся быстро овладеть управлением компьютерной моделью, способствуют осознанному усвоению учебного материала и пробуждению творческой фантазии. Особенно важно то, что учащиеся получают знания в процессе самостоятельной работы, так как эти знания необходимы им для получения конкретного наблюдаемого на экране компьютера результата. Учитель на таком уроке выполняет лишь роль помощника и консультанта.

Мультимедийных курсов по астрономии, содержащих интерактивные модели, нет. Разработка такого мультимедийного курса по астрономии, соответствующего школьному астрономическому образованию, имеющему методическую поддержку через Интернет, и явилась частью данного исследования.

Таким образом, можно предложить использование компьютера в кабинете физики различными способами:

1)    с целью демонстрации, обучения и тестирования готовые обучающие и демонстрационные программы, современные мультимедийные интерактивные компьютерные диски;

2)    в качестве компьютерных проектных сред;

3)    для готовых компьютерных лабораторных комплексов при проведении экспериментов, демонстраций, измерения физических величин, для лабораторных работ. Например, набор «ЛЕГО-лаборатория» (русская версия ИНТа), компьютерная карта «ФизЛаб» с функциями осциллографа, генератора сигналов переменного тока и самописца, компьютерная лаборатория Philip Harris, состоящая из набора датчиков и предназначенная для проведения демонстрационных экспериментов и лабораторных работ, лабораторный многоцелевой измерительный комплекс L-микро фирмы СНАРК;

4)    в качестве самостоятельных проектных исследований с использованием АЦП (аналого-цифровых преобразователей) и компьютера;

5)    для телекоммуникационных технологий обучения физике и астрономии.

В параграфе дана характеристика программно-педагогических средств для различных операционных систем (DOS, WINDOS, MAC) по физике и астрономии, рассмотрены основные способы применения ППС на уроках, основные виды заданий и способы их использования на уроках, а также рассмотрены различные возможности применения компьютеров в учебных целях. Показано, что не существует мультимедийного курса по астрономии, отвечающего современным дидактическим требованиям.

 Методика применения телекоммуникационных средств в преподавании  физики

С самых первых дней развития Интернет в образовании, прежде всего, разрабатывался проектный метод обучения на основе телекоммуникационных средств, которые рассматривались как асинхронная текстовая коммуникация .При этом учащийся обучается в удобное для него время, а учебный материал может поступать к нему с помощью электронной почты или появлялся на учебном сайте в определенное время.

В настоящее время интенсивно разрабатывается сочетание активных методов обучения с интерактивной обучающей средой и компьютеро-опосредованной коммуникацией, такими, как веб, телеконференции, видеоконференции, чат.

Перед учителем, использующим телекоммуникационные технологии на уроках и во внеурочное время, всегда стоит задача найти особые методы для того, чтобы заинтересовать учащегося, получающего доступ к Интернет, определенными вопросами, например, из физики или астрономии. Для выделения не просто доступной и понятной, но интересной и полезной для учащегося информации, рекомендуется использовать метод проектной работы, создание учебно-исследовательских заданий.

         Телекоммуникационные образовательные проекты, как правило, всегда межпредметны, то есть требуют привлечения знаний из разных предметных областей.

         В настоящее время практически отсутствуют методики применения телекоммуникационных технологий в процессе обучения физике и астрономии, не существует информационно-методических пособий для учителей физики по методике применения Интернет.

         Можно выделить минимальный набор умений, необходимый учащемуся для работы в Сети:

1.     Умение пользоваться поисковыми системами и каталогами.

2.     Умение целенаправленно находить нужную информацию.

3.     Умение сохранять найденную информацию на дискетах и жестком диске.

4.     Умение анализировать и обобщать полученную информацию.

К телекоммуникационным технологиям в обучении относится, во-первых, дистанционное обучение. Существует несколько моделей дистанционного обучения, в частности физике и астрономии.

Прежде всего, это модель распределенного класса, когда учитель и учащиеся не находятся в одном помещении. При этом разные классы учащихся получают одинаковые задания, занятия ведутся в режиме синхронных коммуникаций, но само выполнение заданий может проходить и дома, и в школе.

 Модель самостоятельного обучения освобождает учащегося от выполнения задания в классе и школе, задание выполняется в любое время, удобное учащемуся, следуя подробным инструкциям, может включать в себя использование мультимедийного курса с поддержкой через Интернет и позволяет учащемуся изучать курс с наиболее приемлемой (индивидуальной) скоростью в сочетании с интерактивными телекоммуникационными технологиями. 

Модель дистанционное  обучение + классно-урочная система сочетает интерактивные телекоммуникационные технологии (телеконференции, форум, чат, виртуальные лаборатории) для организации общения внутри дистанционной группы учащихся с классно-урочной системой обучения. При этом образовательные ресурсы могут быть удалены, могут быть размещены на специальных образовательных или научных сайтах. При этом учащиеся во время очного занятия с учителем находятся в одном помещении (классе).

Адреса моделей таких дистанционных уроков по физике, которые целесообразно использовать для обучения учителей на курсах повышения квалификации, приводятся в приложении № 3.

В настоящее время с развитием компьютерных технологий появились совершенно новые технические возможности интерактивных телекоммуникационных технологий в виде видеоконференций и аудиоконференций. Внедрение системы интерактивного дистанционного обучения, которая сочетается с двусторонней видеоконференцией, может происходить на любом расстоянии в режиме синхронного обмена данными.

Очень важной областью работы в Интернет является проблема поиска информации. В мультимедийный курс «Открытая Физика 2.5» включен специальный параграф, облегчающий поиск информации по физике в Интернет. Нами были также составлены методические рекомендации для учителей физики по поиску информации в Интернет, включенные в методические рекомендации по применению компьютерного курса «Открытая Физика 2.5»:

·        Введение.

·        Основные образовательные сайты.

·        Интернет-ресурсы для урока физики.

·        Олимпиады по физике и астрономии.

·        Поисковые машины.

·        Дистанционные уроки.

·        Дистанционное повышение квалификации.

·        Литература.

Большую пользу в поиске соответствующей информации окажут специальные образовательные порталы. Так образовательный портал «Открытый Колледж» (ФИЗИКОН) имеет на каждой предметной странице поиск информации в Интернете по данному предмету, в частности, на страницах по физике размещен поиск информации по физике в Интернете и электронный учебник по физике (рис. 5)  в свободном доступе.

Рис. 5. Электронный учебник по физике.

В настоящее время имеется всего несколько образовательных порталов, которые поддерживают вопросы методической работы учителя физики и астрономии. В «Открытом Колледже» имеется специальная страница «Учителю» http://www.college.ru/teacher/teacher.html с удобным делением на предметы. При этом учитель может выйти на страницы «Методические материалы по физике». 

         Как показывает опыт, каждому учителю хочется создать для урока свою собственную интерактивную модель, которая бы отвечала собственному оригинальному конструированию урока и планированию. Виртуальная «On-line лаборатория» по физике поможет учителю в реализации собственных педагогических идей.

         Особенностью виртуальной «On-line лаборатории» по физике является то, что для ее использования не обязательно покупать дорогостоящие компьютерные диски, такие как «Живая физика», все необходимые программы легко скачиваются из Интернета. Несомненной ценностью виртуальной «On-line лаборатории» по физике является ее доступность для всех школ в различных регионах страны.

         Виртуальная моделирующая среда «On-line лаборатория» по физике имеет уникальные возможности:

1)    самостоятельного построения моделей различной сложности;

2)    изменения параметров объектов, свойств и масштабов среды конструирования, которые сложно реализовывать в реальном физическом  эксперименте;

3)    сохранения построенной модели с возможностью последующего использования с повторным воспроизведением важных моментов модельного эксперимента;

4)    повышения наглядности представления информации путем выявления закономерностей с помощью диаграмм и графиков процессов;

5)    использования для системы дистанционного обучения;

6)    иллюстрации и дополнение базовых учебников;

7)    обеспечение активного восприятия учащихся.

          Безусловно, никакая виртуальная лаборатория не заменит настоящий, реальный эксперимент. Применяя любые компьютерные модели, и, в частности, интерактивные модели, созданные на базе виртуальной «On-line лаборатории» по физике, рекомендуется вначале провести реальный физический эксперимент и только затем использовать возможности компьютерного моделирования. (См. Приложение № 6. Самостоятельное конструирование интерактивных экспериментов по физике с использованием телекоммуникационных средств обучения).

были разработаны модели учебной деятельности, использующие телекоммуникационные технологии в обучении физике - виртуальную «On-line лабораторию по физике» для разделов:

·        Механические волны и звук.

·        Постоянный ток.

·        Электростатика и магнетизм.

·        Свет и цвет.

·        Сила и движение.

Рис. 6. Разделы виртуальной «On-line лаборатории по физике».

Данные разделы отражают возможности по созданию интерактивных моделей в виртуальной «On-line лаборатории по физике» [89].

Для каждого раздела созданы методические рекомендации по использованию интерактивных моделей, все рекомендации размещены в Интернет. Например, для раздела «Молекулярно-кинетическая теория» созданы примеры с методическими рекомендациями:

·        Микроскопический имитатор давления.

·        Изохорный процесс.

·        Изобарный процесс.

·        Изотермический процесс.

·        Диффузия газов.

·        Наблюдение за процессом испарения.

·        Замерзание и плавление жидкостей и твердых тел.

Рис. 7. Методические рекомендации и примеры для раздела «Молекулярно-кинетическая теория».

Для раздела «Электрические и магнитные поля» были созданы методические рекомендации для примеров:

·        Магнитное поле.

·        Магнитная индукция.

·        Силовые линии электрического поля.

·        Электрическое поле 4 зарядов.

·        Электрическое поле 3 зарядов.

·        Демонстрация закона сохранения электрического заряда.

·        Электризация трением.

·        Опыт Фарадея.

·        Демонстрация закона Кулона.

Рис. 8. Методические рекомендации и примеры для раздела «Электрические и магнитные поля».

Для раздела «Цвет и свет» были созданы примеры  с методическими рекомендациями:

·        Образование на экране тени от круглого тела.

·        Образование на экране теней от круглого тела, освещенного двумя источниками света.

·        Распространение света через щель.

·        Опыт, демонстрирующий прямолинейность распространения света.

·        Отражение и преломление. Прямоугольная призма.

·        Явление полного внутреннего отражения в алмазе.

·        Явление отражения и преломления с помощью треугольной призмы и зеркала.

·        Отражение света от плоского зеркала.

·        Отражение света от выпуклого зеркала.

·        Отражение света от вогнутого зеркала.

·        Демонстрация фокуса собирающей линзы.

В примере «Явление отражения и преломления с помощью треугольной призмы и зеркала» используются из возможного набора, размещенного на панели управления справа, только прожектор, треугольная призма и плоское зеркало.  В данной интерактивной модели можно изменять угол падения луча от прожектора на призму, вращая прожектор, изменять расстояния между прожектором, призмой и зеркалом.

Рис. 9. Пример работы виртуальной «On-line лаборатории» по физике.

Рис.10. Изменение направлений отраженных и преломленных лучей в примере «Явление отражения и преломления» виртуальной

«On-line лаборатории» по физике.

Как показывает анализ посещения страниц (по данным системы  SpyLOG) виртуальной «On-line лаборатории» по физике, число посещений увеличивается примерно вдвое ежемесячно. Анализ собеседований с учителями физики и анкетирование показало, что только 55% знакомы с возможностями использования телекоммуникационных средств в преподавании физики. Учителя неохотно используют готовые компьютерные модели из-за того, что они не полностью соответствуют структуре урока и их собственным идеям преподавания. Виртуальная «Online-лаборатория по физике» дает возможность реализовать подобные идеи, может учитывать вариативность и индивидуализацию общего образования.

Созданные в результате исследования ППС и телекоммуникационные средства по астрономии подробно рассмотрены в главе III.

Анкетирование учителей физики показало, что описание в каталогах свойств ППС и создание рекомендаций по поиску информации в Интернет недостаточно, необходимо специальное обучение применению новых информационных и телекоммуникационных средств в преподавании физики и астрономии.

В результате исследования разработаны модели учебной деятельности по физике, использующие телекоммуникационные технологии. Выявлены методические возможности виртуальной «On-line лаборатории по физике», созданы примеры интерактивных моделей и методические рекомендации по их использованию.

 Подготовка учителей к использованию новых информационных технологий в преподавании астрономии и физики

Выявлены основные трудности, с которыми сталкиваются учителя физики при использовании НИТ на уроках.

Таблица № 7.

Трудности, возникающие при использовании НИТ на уроках физики.

Трудности	В большей степени (%) 1999 год,	В большей степени (%), 2002 год,
Недостаточное количество методических материалов	75%	77%
Неудовлетворительное качество методических материалов	4%	10%
Недостаточное количество компьютеров	0%	10%
Неудовлетворительное качество компьютеров	30%	3%
Недостаточное количество программных средств	81%	2%
Неудовлетворительное качество программных средств	67%	2%
Слабая подготовка учащихся к пользованию компьютерами	72%	5%
Недостаточный уровень владения компьютером учителем	32%	46%
Трудности в разработке уроков	92%	75%
Нехватка времени на уроках	8%	5%
Незнание возможностей использования телекоммуникационных средств в преподавании физики	-	45%

Анализ результатов опроса показал, что основными трудностями учителя физики продолжают считать недостаточное количество методических материалов (77%), недостаточный уровень владения компьютером учителем (46%), трудности в разработке уроков (75%). Резко снизилась оценка трудностей, связанных с недостаточном количеством программных средств (с 81% до 2%). В 2002 году в свободной строке учителям физики было предложено добавить самостоятельно любую характеристику, при этом на незнание возможностей использования телекоммуникационных средств в преподавании физики указало 45% учителей.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СРЕДСТВ В ПРЕПОДАВАНИИ   физики

         Целью экспериментального исследования являлось установление эффективности обучения физики, возможности активизации познавательной самостоятельности, повышения качества усвоения знаний учащихся на основе комплексного использования информационных и телекоммуникационных технологий, проверка возможностей использования всего комплекса компьютерных технологий при обучении астрономии и физике.

         В основу исследования положена следующая гипотеза: если разработать программно-педагогические средства (ППС) по физике, удовлетворяющие современным представлениям о мультимедийных обучающих курсах, а также соответствующие телекоммуникационные средства и методику их применения, то комплексное применение совокупности программно-педагогических и телекоммуникационных средств обучения астрономии и физике повысит интерес учащихся к науке, будет способствовать развитию познавательной самостоятельности по физике и астрономии, улучшит качество знаний учащихся.

         Целью педагогического эксперимента является проверка основных положений данной гипотезы.

         Главными задачами педагогического эксперимента являлись:

1.      Выяснение необходимости создания и применения современных мультимедийных курсов по физике.

2.      Выяснение необходимости создания современных методических рекомендаций по использованию ППС и телекоммуникационных средств.

3.      Проверка возможности применения ППС «Открытая Физика», а также проверка предположения о результативности методики комплексного применения ППС «Открытая Физика» в решении обучающих, воспитательных и развивающих задач школьного физического образования, развития познавательной самостоятельности учащихся.

4.      Внедрение авторских методических рекомендаций по использованию ППС и телекоммуникационных средств по астрономии и физике и определение влияния комплексного применения новых информационных и телекоммуникационных технологий на повышение познавательной самостоятельности учащихся.

Задачами констатирующего этапа эксперимента являлись:

а) выявление современного состояния школьного физического и астрономического образования в школах, актуальных проблем его развития, условий внедрения новых информационных и телекоммуникационных технологий в обучение физике и астрономии;

б) определение понятий электронный учебник, образовательный портал в применении к школьному физическому и астрономическому образованию; 

в) выявление целесообразности создания соответствующих ППС и телекоммуникационных средств;

г) выявление условий эффективного использования ППС и наиболее эффективных форм учебных занятий с использованием технологии компьютерного моделирования и применения телекоммуникационных технологий;

д) выяснение отношения учителей к данной проблеме и основных трудностей, препятствующих внедрению компьютерного моделирования в учебный процесс.

Задачами поискового этапа эксперимента являлись:

а)      выявление дидактических требований к современным  ППС и телекоммуникационным средствам;

б) поиск различных организационных форм, методических приемов обучения при применении программно-педагогических и телекоммуникационных средств в учебном процессе;

в) поиск различных организационных форм, методических приемов при применении телекоммуникационных средств в обучении астрономии и физике;

г)  поиск структуры повышения квалификации учителей физики, которая способствует внедрению новых информационных и телекоммуникационных технологий в обучение физике.

Задачами обучающего этапа эксперимента являлись:

а)      подтверждение влияния применения комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств на развитие познавательной самостоятельности;

б) повышение и развитие мотивации учащихся, в том числе учебной мотивации, основанной на формировании интереса к самому изучаемому предмету.

Педагогический эксперимент проводился в школах г. Киева с 1995 года по 2002 год в три этапа: констатирующий, поисковый и обучающий эксперимент (Таблица 14).

Таблица 14.

Общая характеристика педагогического эксперимента

Задачи этапа	Экспериментальная база	Количество	Цели и методы
Констатирующий этап (1995-2000)
Выявление современного состояния астрономического образования в школах и актуальных проблем его развития Определение уровня астрономических знаний к моменту изучения курса астрономии в 11 классе. Выявление опыта внедрения компьютерных технологий в учебный процесс обучения физике и астрономии  Изучение проблемы и поиск различных организационных форм, методических приемов  применения ППС и телекоммуникационных средств в практике обучения физике и астрономии. Поиск структуры повышения квалификации учителей физики и астрономии, которая способствует внедрению новых информационных и телекоммуникационных технологий в обучение физике и астрономии. Определение понятий электронный учебник, образовательный портал в применении к астрономическому образованию. Выяснение отношения учителей к данной проблеме и основных трудностей, препятствующих внедрению компьютерного моделирования в учебный процесс	Уч-ся школ Школы  гимназии Слушатели курсов  «Современный урок физики», учителя	Около 420 уч-ся, 190 учителей, методистов, работников дополнительного образования Около 150 учителей	Цель – выявить основные проблемы современного состояния астрономического образования, перспективы его развития и условия внедрения новых информационных и телекоммуникационных технологий в обучение физики и астрономии в частности. Методы – тестирование, беседы с учителями и учениками; их анкетирование; изучение педагогического опыта. Анкетирование. Интервью и беседы. Интерактивный опрос в Интернет
Поисковый этап (1995 – 2001)
Отбор содержания и структурирование курса астрономии в средней школе. Составление и корректировка тематического и поурочного планирования по астрономии и физике с применением ППС. Анализ методов, средств и форм обучения астрономии в средней школе. Отбор и конкретизация заданий для самостоятельной поисковой и исследовательской деятельности, включающую использование компьютерных технологий. Отбор содержания для учебных сайтов по астрономии	школы  гимназии	5-11-е классы около 200 учащихся,	Цель – разработка ППС «Открытая Астрономия», интерактивных моделей  и методики его применения. Разработка внедрения телекоммуникационных средств обучения астрономии. Методы – беседы с учителями и учениками; их анкетирование;  экспериментальное преподавание, экспертная оценка. Проведение дистанционной олимпиады по астрономии. Поэлементный анализ. Статистический анализ
Обучающий этап (1999 – 2002)
Подтверждение влияния применения комплекса программно-педагогических и телекоммуникационных средств по астрономии на развитие познавательной самостоятельности. Повышение и развитие мотивации учащихся, в том числе учебной мотивации, основанной на формировании интереса к астрономическим явлениям и к самому изучаемому предмету.	Уч-ся Слушатели курсов «Современный урок физики », учителя	Около 420 уч-ся  Около 150 учителей	Цель – проверка гипотезы исследования о влиянии применения современных программно-педагогических и телекоммуникационных средств обучения физике и астрономии в частности на развитие познавательной самостоятельности. Методы – беседы с учителями и учениками; экспериментальное преподавание, экспертная оценка, наблюдения, анкетирование. Проведение контрольных работ, их поэлементный анализ и статистическая обработка результатов. Изучение отзывов учителей.

         Выборки учащихся на разных этапах эксперимента были различны: от 30 человек до 1000 человек. В экспертной оценке работы учащихся по предлагаемой методике с использованием мультимедийных курсов и телекоммуникационных технологий приняли участие более 190 учителей, методистов, работников дополнительного образования.

Констатирующий этап

         Констатирующий эксперимент на первом этапе выявил основные проблемы применения компьютерных технологий в практике преподавания астрономии. Констатировалось несоответствие имеющихся компьютерных программ современным дидактическим требованиям, неоправданность ожиданий существенного повышения качества обучения за счет использования компьютерной технологии. Из бесед с учителями физики, преподающими астрономию и естествознание, было выявлено, что необходима специальная подготовка учащихся к использованию информационных технологий Тем не менее, программа интегрированного курса, решая вопросы подготовки учащихся к использованию информационных технологий не решала вопрос, стоящий перед учителем физики «... обеспечить наглядность и представить динамические, графические, структурные, масштабированные в пространстве или во времени модели астрономических процессов и явлений. Констатирующий эксперимент на этом этапе состоял в выявлении основных проблем эффективности преподавания физики с использованием в учебном процессе:

А) простейших компьютерных программ (под DOS);

Б) мультимедийных программ типа RedSift 3;

В) телекоммуникационных технологий;

Г) организации соответствующей учебы учителей на курсах повышения квалификации.

          На этом же этапе начался анализ состояния современного фи зического образования на основе бесед с учителями и учениками, их анкетирования и изучения педагогического опыта (в 1998 году было опрошено 45 чел).

Таблица № 15.

Изучение мнения учителей о возможностях использования компьютерных программ в преподавании физики

Варианты ответов	да	нет	иногда
Компьютерные модели делают процесс обучения более наглядным	93%	0%	7%
Компьютерные модели делают процесс обучения более интенсивным	25%	60%	15%
Компьютерные модели облегчают усвоение специфических понятий физики	45%	24%	31%
Пакеты компьютерных программ соответствуют школьной программе	5%	85%	10%

Гистограмма 1. Мнения учителей о возможностях

использования компьютерных программ.

          Анализ мнения учителей на данном этапе показал, что большинство считает имеющиеся пакеты компьютерным программ (большая часть которых является программами под DOS) не соответствующими школьной программе курса физики (85%). При этом подавляющее большинство учителей считает, что компьютерные модели делают процесс обучения более наглядным (93%). Только 45% учителей считает, что компьютерные модели облегчают усвоение специфических понятий физики, а 55% считает иначе.

          Констатирующий эксперимент показал, что:

§  учителя ощущают недостаточную эффективность обучения физики, так как практически отсутствуют учебные курсы по физике, содержащие учебную информацию, контрольные вопросы, задачи с решениями;

§  практически отсутствуют учебно-методические  сайты по физике, а из имеющихся нет таких, которые бы поддерживали учебные компьютерные программы;

§  отсутствует система методической поддержки учителя физики на специальных образовательных сайтах;

§  учителя и ученики ощущают трудности в использовании компьютерных технологий для обеспечения познавательной самостоятельности.

         Для изучения состояния использования информационных технологий в преподавании физики в  средней школе было проведено:

·        анкетирования учителей физики– 300 учителей;

·        анкетирование на городской конференции учителей физики в 2001 – 2002 годах – 100 учителей;

·        анкетирование учителей физики на курсах– 90 чел;

·        анкетирование учителей физики на семинарах «Применение новых информационных технологий в преподавании физики » – 45 чел.

Тексты вопросов и ответы учителей на анкету № 3 приведены в таблицах №№ 16 – 19.

Анкета № 3.

Уважаемый коллега!  Выразите, пожалуйста, Ваше отношение к преподаванию физикие, ответив на следующие вопросы.

1.     Элементы современных технологий обучения, которые Вы используете на уроках физики:

	Варианты ответов	Использую	Не использую
1)	Педагогики сотрудничества
2)	Игровых технологий
3)	Проблемного обучения
4)	Метод проектов
5)	Исследование
6)	Уровневой дифференциации
7)	Групповые технологии
8)	Технологии интенсификации обучения на основе схемных и знаковых моделей учебного материала (В. Ф. Шаталов)
9)	Индивидуализации обучения
10)	Программированного обучения
11)	Компьютерные технологии обучения

2. Как часто Вы используете следующие виды уроков

	Варианты ответов	никогда	редко	часто
1)	Урок-лекция
2)	Урок-рассказ
3)	Киноурок - видеоурок
4)	Урок-семинар
5)	Урок-исследование
6)	Урок-конференция
7)	Урок с использованием компьютерных технологий

3. Имеется ли в Вашей школе модем? 1)Да         2)Нет

4.     Как часто Вы используете такие средства обучения?

	Варианты ответов	никогда	редко	часто
1)	Практические наблюдения
2)	Диафильмы
3)	Слайды
4)	Видеофильмы
5)	Плакаты
6)	Карты звездного неба
7)	Фотографии
8)	Компьютерные технологии: компьютерные программы, мультимедийные диски с планетариями
9)	Телекоммуникационные технологии: форум, чат, системы дистанционного обучения, телеконфереции
10)	Информационные возможности Интернета по астрономии – специальные образовательные сайты с фотографиями, анимациями и фильмами в Интернте
11)	Информационные возможности Интернета – поиск специальной информации по астрономии

5.     Считаете ли Вы себя готовым к активной работе в Интернет и использованию телекоммуникационных образовательных возможностей при преподавании астрономии?

1) Да         2) Нет.    

6.     Интересуют ли Вас вопросы организации поисковой и научно-исследовательской работы  учащихся с помощью ресурсов Интернет?

1) Да         2) Нет.    

7.     Хотите ли Вы посещать курсы повышения квалификации учителей астрономии при МИОО, на которых Вам будет предложено:

Варианты ответов	да	нет
современная методика преподавания астрономии
обсуждение вопросов современной астрофизики
обучение поиску  информации по астрономии  в  Интернете
обучение использованию образовательных телекоммуникационных средств Интернета на уроках

Таблица № 16.

Ответы учителей на вопросы анкеты № 3. Вопрос № 1.

Вопрос 1. Современных технологий обучения, которые Вы используете на уроках астрономии:

Варианты ответов	% учителей ответы 2001г	% учителей ответы 2002 г
1)    Педагогики сотрудничества 2)    Игровых технологий 3)    Проблемного обучения 4)    Метод проектов 5)    Исследование 6)    Уровневой дифференциации 7)    Групповые технологии 8)    Технологии интенсификации обучения на основе схемных и знаковых моделей учебного материала (В. Ф. Шаталов) 9)    Индивидуализации обучения 10)                       Программированного обучения 11)                       Компьютерные технологии обучения	57 17 42 23 15 32 27 7 18 7 19	40 16 36 51 14 31 25 5 14 3 58

Гистограмма 2. Использование современных технологий обучения

Из анализа результатов ответов на данную часть вопросов анкеты № 3 видно, что  резко возросло количество учителей, которые на уроках применяют информационные технологии (с 19% до 58%).

Таблица № 17.

Ответы учителей на вопросы анкеты № 3. Вопрос № 2.

Вопрос 2. Как часто Вы используете следующие виды уроков?

			% учителей ответы 2001 года				% учителей ответы 2002 года
		никогда		редко	часто	никогда		редко	часто
Урок-лекция		1		16,5	60	1		17	57
Урок-рассказ		2		11	55	2		10	54
Киноурок-видеоурок		8		29	40	5		23	41
Урок-семинар		3,6		30	36	3		22	33
Урок-исследование		17		28	3	18		27	3
Урок-конференция		11		32,8	6	10		35	5
Урок с использованием компьютерных технологий		37,6		8,2	6	16		18	67

 Гистограмма 3. Ответы учителей в 2001 году

 Гистограмма 4. Ответы учителей в 2002 году

         Анализируя ответы учителей на данный вопрос анкеты, можно прийти к выводу, что количество учителей, использующих компьютерные технологии на уроках не просто возросло, а качественно изменилось, учителя стали применять данные технологии постоянно, а не однажды за весь учебный год. Также возросло число учителей, постоянно в учебном процессе применяющих учебные видеофильмы.

Таблица № 18.

Ответы учителей на вопросы анкеты № 3, вопрос № 4.

Вопрос 4. Как часто Вы используете такие средства обучения?

	Варианты ответа		% учителей ответы 2001 года				% учителей ответы 2002 года
		никогда		редко	часто	никогда		редко	часто
Практические наблюдения		16%		44%	10%	15%		45%	10%
Диафильмы		20%		25%	26%	95%		1%	2%
Слайды		22%		23%	26%	86%		1%	2%
Видеофильмы		17%		17%	39%	10%		10%	50%
Плакаты		13%		18%	53%	14%		17%	54%
Карты звездного неба		1%		24%	48%	2%		25%	47%
Фотографии		6%		34%	28%	6%		34%	28%
Компьютерные технологии: CD-ROM, компьютерные программы, мультимедийные диски с планетариями		51%		10%	7%	15%		14%	58%
Телекоммуникационные технологии: форум, чат, системы дистанционного обучения, телеконференции		61%		5%	0%	25%		15%	15%
Информационные возможности Интернета по астрономии – специальные  образовательные сайты с фотографиями, анимациями и фильмами в Интернете		53%		12%	2%	25%		15%	15%
Информационные возможности Интернета  – поиск специальной информации по астрономии		51%		12%	3%	26%		15%	17%

 Гистограмма 5. Ответы учителей в 2001 году

на вопросы о средствах обучения.

 Гистограмма 6. Ответы учителей в 2002 году

на вопросы о средствах обучения.

         Анализируя ответы учителей в 2002 году можно прийти к выводу, что учителя перестают пользоваться диафильмами и слайдами, при этом из собеседования с ними выяснено, что старые диафильмы (изготовленные в 70 – 80гг ХХ века) пришли практически в негодное состояние, новые диафильмы и слайды не изготавливаются. На их место приходят другие технологии. Резко возросло количество учителей, часто использующих на уроке видеофильмы (с 39% до 50%), часто использующих мультимедийные курсы (с 7% до 58%), на 15% возросло число учителей часто использующих телекоммуникационные технологии на уроках.

Таблица № 19.

Ответы учителей на вопросы анкеты № 3. Вопросы № 3, № 5, № 6, № 7.

Вопрос № 3. Имеется ли в Вашей школе модем, возможность использования телекоммуникационных технологий обучения для уроков физики ?

Варианты ответа	% учителей ответы 2001 года		% учителей ответы 2001 года
Наличие модема в школе, возможность использования для уроков физики и астрономии	да	нет	да	нет
Ответы учителей	17%	53%	55%	25%

Вопрос № 5.

Считаете ли Вы себя готовым к активной работе в Интернет и использованию телекоммуникационных образовательных возможностей при преподавании физики?

Варианты ответа	% учителей ответы 2001 года		% учителей ответы 2001 года
	да	нет	да	нет
Ответы учителей	47%	53%	45%	25%

1) Да         2) Нет.    

Вопрос № 6.

Интересуют ли Вас вопросы организации поисковой и научно-исследовательской работы  учащихся с помощью ресурсов Интернет?           1) Да         2) Нет.    

Варианты ответа	% учителей ответы 2001 года		% учителей ответы 2001 года
	да	нет	да	нет
Ответы учителей	47%	53%	45%	25%

Вопрос № 7.

Хотите ли Вы посещать курсы повышения квалификации учителей физики, на которых Вам будет предложено:

Варианты ответа	% учителей ответы 2001 года		% учителей ответы 2002 года
	да	нет	да	нет
современная методика преподавания астрономии	60%	35%	61%	34%
обсуждение вопросов современной астрофизики	85%	10%	84%	12%
обучение поиску информации по астрономии в Интернете	16%	24%	75%	25%
обучение использованию образовательных телекоммуникационных средств Интернета на уроках	12%	25%	54%	25%

         Анализ ответов учителей на данные вопросы позволил выявить, что в школах резко возросло количество модемов (выделенной линии) с 17% до 55%, что позволяет использовать на уроках телекоммуникационные технологии, при этом учителя физики не считают себя готовыми к активной работе в Интернет и использованию телекоммуникационных образовательных возможностей при преподавании физики и астрономии. Интересно, что число учителей, уверенно применяющих телекоммуникационные средства обучения практически не изменилось (47% - 45%).

Гистограмма 7. Ответы учителей об использовании телекоммуникационных технологий в 2001 году.

 Гистограмма 8. Ответы учителей об использовании телекоммуникационных технологий в 2002 году.

         Отношение учителей к необходимости получать современные знания о методике преподавания физики практически не изменились. Но резко изменилось желание учителей посещать курсы повышения квалификации и семинары, на которых предлагаются вопросы обучения поиску информации по физике в Интернете и  использованию образовательных телекоммуникационных средств Интернета на уроках.

         Для этих целей кроме курсов повышения квалификации учителям физики было предложено посещать семинары «Применение новых информационных технологий»

Таблица № 20

Семинары  «Применение новых информационных технологий»

№№	Тематика семинаров
1	Внедрение информационных технологий обучения физике. Работа телекоммуникационного методического объединения учителей физики
2	Внедрение информационных технологий обучения физике. Методика применения программно-педагогических средств обучения физике
3	Внедрение информационных технологий обучения физике. Методика применения программно-педагогических средств обучения астрономии
4	Дистанционное обучение. Методика проведения дистанционных уроков по физике и астрономии
5	Телекоммуникационные средства обучения физике и астрономии
6	Методика использования возможностей Интернета. Система поиска информации в Интернете для организации проектной деятельности по астрономии и физике
7	Методика использования возможностей Интернета на уроках астрономии для организации очных дистанционных уроков
8	Методика проведения открытых уроков с использованием телекоммуникационных средств обучения
9	Методика участия в дистанционных и эвристических олимпиадах по физике, астрономии, химии
10	Итоговая аттестация учащихся с применением ИКТ

Таблица № 22.

Изучение мнения учителей о возможностях

использования компьютерных программ в преподавании физики

Варианты ответов	да	нет	иногда
Компьютерные модели делают процесс обучения более наглядным	88%	0%	12%
Компьютерные модели делают процесс обучения более интенсивным	15%	60%	25%
Компьютерные модели облегчают усвоение специфических понятий физики	30%	34%	36%
Пакеты компьютерных программ соответствуют школьной программе	50%	10%	40%

 Гистограмма 10. Мнение учителей о возможностях использования компьютерных программ в преподавании физики.

         Изучение мнение учителей показало, что большинство считает различные мультимедийные курсы по физике соответствующим школьной программе (50% в 2000 г).  Было проведено анкетирование учителей физики с целью выявить проблемы использования мультимедийных курсов в учебном процессе. Использовалась анкета, по которой проводилось дистанционное анкетирование учителей физики на сайте компании «Кирилл и Мефодий».

Анкета № 4

         Дистанционное анкетирование учителей физики в 2001 г.

Какие электронные издания используются в Вашей школе на уроках физики?

            - Мультимедиа-энциклопедии

  - Словари

            - Мультимедиа-учебники

            - Виртуальные лаборатории

            - Виртуальные экскурсии

            - Справочники

         Данная анкета была продолжена вопросами:

·        Необходимость компьютерных лабораторных работ в современных мультимедийных курсах;

·        Необходимость виртуальной лаборатории, входящей в состав мультимедийного компьютерного курса.

Таблица № 23.

Использование электронных изданий

Какие электронные издания используются в Вашей школе на уроках физики?	2001 г Опрос на сайте КМ. Опрошено 42 чел.	2002 г Опрос учителей физики Западного округа г. Москвы. Опрошено 56 чел.
Мультимедиа-энциклопедии	35%	13%
Словари	11%	5%
Мультимедиа-учебники	35%	87%
Виртуальные лаборатории	11%	50%
Виртуальные экскурсии	9%	8%
Справочники	26%	12%
Необходимость компьютерных лабораторных работ в современных мультимедийных курсах		45%
Необходимость виртуальной лаборатории, входящей в состав мультимедийного компьютерного курса		50%

         Изучение мнения учителей выявило, что 45% считает необходимым в состав современных мультимедийных курсов включать компьютерные лабораторные работы, 50% учителей считают необходимым включение в современные диски по физике виртуальной лаборатории с помощью которой и учитель, и учащиеся могут самостоятельно конструировать компьютерные модели, проводить самостоятельное исследование. По сравнению с 2001 г. резко возросло в 2002 г. число учителей, использующих мультимедийные курсы по физике (с 35% до 87%).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1)      На основе констатирующего эксперимента обоснована актуальность проблемы применения новых информационных и телекоммуникационных средств в обучении  физике.

2)      Проведены сравнительный анализ и оценка современных программно-педагогических и телекоммуникационных средств по физике. Результаты анализа в дальнейшем предложено применять в рамках системы повышения квалификации учителей.

3)      Определены дидактические требования к программно-педагогическим и телекоммуникационным средствам обучения. Это требования: 1) соответствия обязательному минимуму содержания  физического образования, 2) интерактивности моделей, 3) обратной связи, 4) обеспечения условий для формирования исследовательских умений, 5) единства обучающей и контролирующей функций, 6) разнообразия видов и дифференцированности заданий, 7) соответствия возможностям учащихся и создание условий для индивидуального роста.

4)      Показано, что  комплекс ППС и телекоммуникационных средств по физике должен включать: электронный (мультимедийный) учебник, содержащий интерактивные модели,  электронный (мультимедийный) курс (учебник), размещенный в Интернет в свободном доступе, обеспечение методической поддержки ППС и обмен опытом через Интернет с помощью страниц «Учителю», систему дистанционного обучения учащихся,  поиск информации и обзор ресурсов в Интернет, дистанционные конкурсы и олимпиады.

         В дальнейшем целесообразно исследовать проблему создания таких программно-педагогических и телекоммуникационных средств по физике, которые позволили бы учителю самостоятельно конструировать модели в интегрированных моделирующих средах и уроки с применением новых информационных технологий.

Дальнейшее исследование может быть связано с исследованием влияния на учебный процесс таких новейших информационных технологий, как использование электронной доски mimio, групповых синхронных видео-конференций,  электронных учебников по астрономии и физике с сочетанием цифрового телевидения, интерактивных моделей в 3-х мерной графике, звуковых форм подачи информации с возможностями самостоятельного конструирования явлений и процессов, с  разработкой и созданием образовательных порталов с возможностью проведения учебных асинхронных и синхронных телеконференций по физике ,созданием методики их использования  для  дистанционного обучения.

ЛИТЕРАТУРА

1.     Абросимов П.В. Методика изучения волновых процессов в оптике с применением ЭВМ в курсе физики средней школы. Автореф дисс. ... канд. пед наук. – М., 1998.

2.     Акатов Р.В. Компьютер для учебного физического эксперимента. Учебное пособие. – Глазов: ГГПИ, 1995,

3.     Андреев А.А. Дидактические основы дистанционного обучения в высших учебных заведениях: Дисс. … доктора пед. наук М., 1999.

4.     Андрианов В.А., Влазнев Д.А., Воронин А.Ю. Комплексное программное средство обучения и самообучения по физике. Материалы V Международной Конференции «Применение новых компьютерных технологий в образовании» – Троицк, 30 июня – 4 июля 1994г.,.

5.     Астратов Ю. Размышления об использовании компьютера в учебном процессе // ИНФО, №5/ 1987.

6.     Африна Е.И., Уваров А.Ю., Медведев О.Б. Школа информационного века. // Информатика и образование, №2/1996.

7.     Бабанский Ю.К. Методы обучения в современной общеобразовательной школе. М., 1985.

8.     Белостоцкий П.И. Максимова Г.Ю., Гомулина Н.Н.  Компьютерные технологии: современный урок физики и астрономии.//- Физика:

9.      Богомолов С.Н. Индивидуальный подход к учащимся при обучении физике на основе моделирования личности с помощью компьютера//

10.  Бордовский Г.А., Извозчиков В.А., Румянцев И.А., Слуцкий А.М. Проблемы педагогики информационного общества и основы педагогической информатики // Дидактические основы компьютерного обучения. - Л., 1989.

11.  Борк А. Компьютеры в обучении: чему учит история. // Информатика и образование,  №5/1990

  12. Извозчиков В.А., Ревунов А.Д. Электронно–вычислительная техника на уроке физики в средней школе. –– М.: Просвещение, 1988

13. Майер Р.В. Информационные технологии и физическое образование. –– Глазов: ГГПИ, 2006.

14. Электронный ресурс http://maier-rv.glazov.net (http://komp-model.narod.ru).

12. ., Мосиашвили Л. Опыт разработки компьютерных учебных пособий по физике. // Информатика и образование, 1990, №6

13.  Гомулина Н.Н., Компьютерные технологии и современный урок физики и астрономии. Обучающие компьютерные программы и имитационные программы по физике, //Физика:

14. Гомулина Н.Н. Компьютерные технологии обучения физике. //Физика в школе. М.: №8/ 2000.