Статья "Формирование навыков использования информационных технологий в условиях профильного обучения"

Формирование навыков использования информационных технологий в условиях профильного обучения

Цель изучения курса информатики в старших классах связана с необходимостью подготовки учащихся к дальнейшей практической деятельности и подготовки учащихся к жизни в информационном обществе.

Информатика представляет собой стратегически важное направление науки и практики, необходима для развития экономики, промышленности, высоких технологий, обеспечения национальной безопасности, профессионального образования всех уровней и подготовки научных кадров, а также обеспечивает научную базу для формирования глобального информационного общества. Информатика в качестве фундаментальной науки стала важной составляющей всей системы научного познания.

Образование в области информатики является важным и необходимым компонентом развития личности, представляет собой основу интеллектуального и творческого развития, подготовки к условиям жизни и деятельности в информационном обществе.

Эффективное использование современных компьютерно-ориентированных систем обучения является необходимым для обеспечения гармоничного развития, обучения и воспитания детей, требующие от учителя высокой профессиональной компетентности.

В условиях профильного обучения информатике, у учащихся формируются умения и навыки по использованию информационных технологий на более высоком уровне и рационального использования программных сред для решения задач.

Профильное обучение осуществляется по основным направлениям, которые определены государственными учебными планами. Реализация профильного обучения информатике в 10-11 классах обеспечивается системой курсов по выбору (за счет вариативного компонента), которые учитывают интересы и возможности учащихся данного профиля. Курсы по выбору, спецкурсы и факультативы углубляют и расширяют основной курс информатики в соответствии с профилем обучения, предоставляют возможности для организации творческой работы учащихся.

Поскольку содержание курса информатики для профильной школы позволяет широко реализовать межпредметные связи, уместно организовывать проведение бинарных уроков.

Эффективность профильного обучения информатике учеников старших классов может быть повышена применением в учебно-воспитательном процессе системы обучения, созданной с учетом ориентированности на моделирование будущей деятельности, а также внедрением в учебно-воспитательный процесс модели обучения, которая сочетает преимущества классно-урочной организационной формы обучение и проектных методик.

Информационно-технологический профиль предусматривает в своем составе курсы по выбору: «Основы визуального программирования», «Основы создания компьютерных презентаций», «Основы веб-дизайна», «MS Excel в профильном обучении» и «Информационный работник».

Курс «Информационный работник» является завершающим для изучения информатики и состоит из реализации шести проектов (подготовка макета книги, съемка видеоклипа, создание электронной интерактивной книги, построение компьютерной модели, статистическое исследование временного ряда средствами Excel и презентация собственных наработок).

Целью курса является формирование важной составляющей информационной компетентности учащихся – и ключевых компетенций, необходимых для уверенного и эффективного использования информационных технологий для решения реальных жизненных задач; развитие логического мышления, умения решать практические задачи различных уровней сложности, умение планировать свою деятельность, умение успешно взаимодействовать и творчески работать в составе группы.

На первый план выходит проектная технология. Перед учителем стоит задача:

•         помочь ученикам освоить такие приемы, которые позволят расширять полученные знания самостоятельно, то есть научить оперативно осуществлять поиск информации, производить ее структуризацию, находить оптимальный алгоритм обработки;

•         способствовать развитию творческого потенциала учащихся;

•         создать условия для формирования у учащихся адекватной самооценки;

•         способствовать формированию коммуникабельности, умения работать в команде.

Их сочетание позволяет сформировать следующие компетенции для ученика:

•         информационную – способность грамотно выполнять действия с информацией;

•         коммуникативную – способность вступать в общение с целью быть понятным;

•         социальную – способность действовать в социуме с учетом позиций других людей;

•         предметную – способность применять полученные знания на практике.

Применение основных принципов проектной технологии на уроках информатики вызвано необходимостью и особенностью самого предмета. Ведь проект – это творчество. Повышение мотивации к изучению информатики и других предметов является основной задачей для современного образования.

Не менее важным этапом является оценивание.

1.     Практическое применение проекта означает, может ли проект быть применен в дальнейшем в учебном процессе в школе. Чем больше сфера применения – тем больше баллов.

2.     Оформление проекта – удобный и дизайнерский интерфейс проекта для пользователя, есть инструкции к использованию проекта.

3.     Презентация проекта – здесь оценивается выступление авторов: насколько полно и доступно представлен проект, изложены цели и задачи проекта, область и необходимость применения, этапы выполнения проекта, выступление не более семи минут.

Метод проектов способствует развитию основных компетенций: информационных, коммуникативных, учебно-познавательных, социальных.

Компьютерное имитационное моделирование

(Пример проекта)

Движение тела под действием нескольких сил

(Расчет основных физических величин)

Цель проекта:

Физическая: сформировать умения учащихся использовать первый и второй законы динамики Ньютона для описания движения тел по горизонтальной и по наклонной плоскости, выяснить кинематику и динамику движения связанных тел;

Информационная: разработать модель, которая обеспечит возможность проведения экспериментов с изменением входных параметров и визуализацией процесса в виде анимации или диаграмм.

Задачи:

•         определить, как коэффициент трения поверхности влияет на силу, которую нужно приложить к телу.

•         когда и с какой скоростью тело достигнет цели с известным коэффициентом трения (как изменяется скорость движения тела в зависимости от коэффициента трения).

Определение объекта моделирования

Тело движется по горизонтальной дороге. На тело действуют четыре силы: сила тяжести, направленная вниз, сила нормальной реакции опоры, направленная перпендикулярно к плоскости, сила трения, направленная вдоль плоскости в сторону, противоположную движению тела и сила тяги (сила натяжения веревки или сила упругости). Тело движется с ускорением а.

Разработка модели

1.     Создание словесной модели.

Алгоритм решения задач на движение тела под действием нескольких сил

•         Определить характер и направление движения тела; установить, с которыми телами взаимодействует тело.

•         Сделать рисунок, показать все силы, действующие на тело. Выбрать тело отсчета и связать с ним систему координат.

•         Записать в векторной форме уравнение второго закона Ньютона для каждого из тел.

•         Спроектировать на координатной оси силы, ускорения, скорости. Записать уравнения второго закона Ньютона в проекциях на координатные оси, учитывая знаки проекций векторов.

•         Если в полученном уравнении (уравнениях) количество неизвестных величин равно количеству уравнений, то задача может быть решена.

•         В противном случае надо записать дополнительные уравнения или кинематические формулы, исходя из условия задачи.

•         Решить уравнение (систему уравнений) одним из известных методов, получив окончательную расчетную формулу.

•         Определить числовые значения неизвестных величин, оценить их достоверность; выполнить действия над единицами измерения.

•         Проанализировать полученный ответ.

2.     Создание математической модели.

Задача 1.

Движение тела под действием нескольких сил

(на горизонтальной поверхности)

Тело массой 20 кг тянут по горизонтальной поверхности за веревку, прикладывая при этом силу 80 Н, направленную под углом 30 к горизонту. Ускорение тела 3 м/с. Определите коэффициент трения между телом и поверхностью.

 

Свяжем систему координат с телом на поверхности Земли, направим ось ОY вертикально вверх, ось ОX - горизонтально.

Запишем второй закон Ньютона в векторном виде:

Спроектируем уравнения на оси координат:

ОX:

ОY: ;

 ;

Определим значение искомой величины:

;

Задача 2.

Равномерное движение тела по наклонной плоскости.

Тело движется вверх (равномерное движение):

 

Равноускоренное движение по наклонной плоскости.

 

Санки массой 120 кг съезжают с горы длиной 20 м, наклоненной под углом 30 к горизонту. Когда и с какой скоростью они достигнут подножия горы, если коэффициент трения 0,02?

При равноускоренном движении без начальной скорости путь l:

3.     Разработка алгоритма расчетов по модели.

4.     Компьютерная реализация математической модели.

 

5.     Тестирование компьютерной модели.

Согласно поставленной задачи о расчете скорости тела в зависимости от коэффициента трения можно провести эксперимент с использованием модели.

1.     Формулировка задачи эксперимента.

2.     Подготовка входных данных.

3.     Проведение эксперимента на модели и формулировки отчета.

4.     Анализ полученных данных. Поиск ответов на вопросы.

5.     Формулировка финального отчета.

Литература

1.     MS Excel в профильном обучении / И.О.Завадський, А.П.Забарная: Уч.пособ. - М.: Изд группа ВHV 2011

2.     Информационный работник / В.П.Костюков, Е.В. Мотурнак: Учеб. пособ. - М .: Изд. группа ВHV 2011

3.     Движение тела под действием нескольких сил, Сакович А.Л., Москва, 2008 г

4.     http://www.afportal.ru/physics/together/125

5.     http://prezentashki.ucoz.com/load/prezentacii_rower_point/fizika/dvizhenie_tela_pod_dejstviem_neskolkikh_sil/6-1-0-20

Краткое описание документа:

Данная методическая разработка показывает, как в условиях профильного обучения информатики можно использовать проектную технологию. На примере разработки «Компьютерное имитационное моделирование» представлено поэтапную реализацию проекта «Движение тела под действием нескольких сил» в рамках изучения курса по выбору «Информационный работник». Физическая цель проекта: сформировать умения учащихся использовать первый и второй законы динамики Ньютона для описания движения тел по горизонтальной и по наклонной плоскости, выяснить кинематику и динамику движения связанных тел. Информационная: разработать модель, которая обеспечит возможность проведения экспериментов с изменением входных параметров и визуализацией процесса в виде анимации или диаграмм. На примере этого проекта можно рассматривать задачи, связанные с расчетом других величин – скорости движения тела, брошенного под углом к горизонту, расчет центробежной скорости и т.п. Компьютерная реализация проекта демонстрирует целесообразность использования прикладных компьютерных программ для расчетов величин и анализа результатов.