Модель использования информационно-коммуникационных технологий при обучении физике

(в сокращении)

Галиева Чулпан Фаниловна, учитель физики

МОБУ Гимназия №2 с.Бураево Республики Башкортостан

Введение

Концепция современного образования ставит перед школой ряд проблем, решение которых, зачастую, невозможно без повсеместного внедрения новых компьютерных технологий в обучение.

Сегодня на уроке физики необходимо при минимальном количестве учебных часов дать  достаточное количество информации, чтобы гарантировалась   полнота усвоения главного. Профилизация средней школы тоже требует активного внедрения новых форм и методов обучения. С этой целью представляется эффективным использование достижений компьютерных технологий в процессе обучения.

Анкетирование, проведенное с учащимися 11 классов, показало, что значительная часть учащиеся профильных 10-11-х классов испытывают затруднения и теряют интерес к предмету, не реализуют свой творческий потенциал в полной мере.

Причины, которые ведут к потере интереса к освоению новых знаний при традиционном подходе к преподаванию:

- применение традиционного обучения рассчитанного на увеличения информационного потока при ограниченном времени, не позволяющего полностью раскрыть учащимся свой творческий потенциал.

- не в полной мере применяются элементы исследования, как важнейшего компонента при обучении физике, в лабораторных и практических работах: в виду недостаточности оборудования или упрощённости самой экспериментальной модели, затрат большого количества времени учащимися на расчет искомых величин и погрешностей измерений, невозможности многократного повторения эксперимента при различных параметрах и т.д.;

- формальный подход к решению физических задач (решение их только на бумаги и невозможность проверки полученного результата на практике);

- слабая оснащенность демонстрационным оборудованием из-за недостаточного финансирования;

- невозможность показа некоторых физических экспериментов в условиях школы, в виду их дорогой стоимости или высокой опасности и т.д.;

Актуальность проекта обусловлена:

1.     Необходимостью ликвидировать разрыв между современным уровнем преподавания физики в школе и дидактическим потенциалом технологий информационного общества.

2.     Потребностью создания программно-методического обеспечения для обучения школьников физике с применением ИКТ.

Для современной системы обучения физике характерны следующие  противоречия:

1.     Между дидактическим потенциалом технологий информационного общества и сложившимся уровнем преподавания физики в школе.

2.     Между образовательными потребностями информационного общества и отсутствием необходимого программно-методического обеспечения для обучения школьников.

Указанные выше противоречия позволяют в сложившейся системе сформулировать проблему проекта, которая состоит в обосновании и конструировании нового эффективного подхода к обучению физике на базе ИКТ.

Тема проекта:   «Модель использования ИКТ при обучении физике»

Объект исследования: Процесс обучения физике в 7-11 классах.

Предмет исследования: Обучающая среда школьного курса физики.

Цель проекта: модель обучающей среды с применением ИКТ.

Обучающая среда представляет собой действующую модель усвоения  науки и культуры, помогающая в обучении общества. Одна из главных характеристик обучающей среды - это ее естественность, натуральность. Она представляет собой своеобразный сплав отдельных компонентов, обеспечивающих в целом обучающий эффект. Обучающая среда, разработанная с применением образовательных информационных технологий позволит создать систему обучения физике, которая не только обобщит, конкретизирует, систематизирует знания по физике, но и повысит мотивацию учащихся к изучению этой дисциплины.

Наиболее значимые цели конструирования учебного процесса с применением образовательных информационных технологий состоят в повышении мотивации учащихся, в автоматизации учебного процесса, развитии рефлексии, творческой мысли учащихся и др.

Достижение поставленной цели предполагается через решение следующих задач:

1.     развитие личности обучающегося, подготовка его к самостоятельной продуктивной деятельности в условиях современного информационного общества: развитие мышления, эстетическое воспитание, формирование умений принимать правильное решение или предлагать варианты в сложной ситуации, развитие умений осуществлять экспериментально-исследовательскую деятельность.

2.     Реализация социального заказа, обусловленного информатизацией современного общества.

3.     Интенсификация образовательного процесса во всех уровнях системы непрерывного образования:

o        повышение эффективности и качества образовательного процесса за счет реализации возможностей информационно-коммуникационных технологий (ИКТ);

o        активизация познавательной деятельности с использованием ИКТ;

o        углубление межпредметных связей за счет использования ИКТ;

o        реализация идей открытого образования на основе использования сетевых технологий.

Ресурсы проекта: наличие кабинета, оборудованного компьютером, проектором, компьютерная измерительная  лаборатория, доступ в Интернет.

Идея проекта заключается в следующем:

         Эффективность обучения физике и качество знаний учащихся будет выше, если конструирование обучающей среды будет опираться на систему обучения физике с применением ИКТ.

Ожидаемый результат.

Модель дает для участников проекта:

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

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

родителям -  возможность участвовать в процессе обучения начиная от контроля уровня успеваемости, заканчивая участием в совместных проектах.

Сроки исполнения проекта:

1 этап

Разработать модель применения компьютера, интерактивной доски как универсального технического средства. Проведение уроков-презентации по отдельным темам.

2 этап

Разработать модель использования компьютерных моделей на уроке, работы с компьютерной  лабораторией.

Системное использование цифровых образовательных ресурсов. Создание сайта, где будет представлена вся информация о проекте.

3 этап

Разработать модель использования Интернет-ресурсов: выполнение виртуальных исследований по изучению физического явления, создание проектов. Применение телекоммуникации на уроке. Организация дистанционного обучения.

Основное содержание  проекта

1.     Применение компьютера на уроках в качестве универсального технического средства обучения.

Традиционные аудиовизуальные средства обучения могут быть с успехом заменены  компьютером, экраном и мультимедийным проектором. Современное программное обеспечение  позволяет продемонстрировать на уроке большое количество наглядного материала: рисунки, схемы, таблицы, тексты (формулировки законов, формулы и т.д.), видеозаписи, анимации, физические модели. Учитель сам может скомплектовать из объектов электронного ресурса презентацию, которая будет демонстрироваться по ходу урока.  В зависимости от типа урока информационное содержание слайдов будет меняться.

 Например, на уроке изучения нового материала целесообразно продемонстрировать видеозапись опыта (в том случае, если демонстрация реального опыта занимает много времени, мелкие детали эксперимента не улавливаются учениками и в том случае, если опыт невозможен), затем продемонстрировать анимацию или компьютерную модель процесса (позволяет рассмотреть особенности явления, неоднократно повторять процесс, усложнять его). На этапе закрепления новых знаний можно провести  игру (принцип игры: на экране возникает вопрос по изученной теме - следует ответ учащегося - возникает на слайде правильный ответ, сопровождающийся тематическим рисунком или фотографией). В конце урока динамично можно повторить основные этапы урока, демонстрируя отдельные информационные слайды.

 Подобные (традиционные по сути) уроки позволяют отказаться учителю от привычных инструментов в работе  мела и доски, сделать урок ярче, поддержать интерес учащихся  к предмету.

Промежуточные результаты сегодня - это:

1.     Использование компьютера, проектора и интерактивной доски.

2.     Подготовка презентации к урокам.

3.     Тестирование учащихся.

2       Использование компьютерных  моделей на уроках физики.

Компьютерная модель позволяет управлять поведением объектов на экране компьютера, изменяя величины числовых параметров, заложенных в основу соответствующей математической модели. Некоторые модели позволяют одновременно с ходом эксперимента наблюдать в динамическом режиме построение графических зависимостей от времени ряда физических величин, описывающих эксперимент. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков.

Можно выделить следующие виды заданий для учащихся к компьютерным моделям:

 компьютерные эксперименты;

экспериментальные задачи (то есть задачи, для решения которых необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент);

расчётные задачи с последующей компьютерной проверкой (учащимся  предлагается 2 - 3 задачи, которые вначале необходимо решить без использования компьютера, а затем проверить полученный ответ, поставив компьютерный эксперимент. При составлении таких задач необходимо учитывать как функциональные возможности модели, так и диапазоны изменения числовых параметров);

задачи с недостающими данными (при решении таких задач учащийся  должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи и  самостоятельно выбрать его величину),

творческие задания (в рамках данного задания учащемуся предлагается составить одну или несколько задач, самостоятельно решить их (в классе или дома), а затем, используя компьютерную модель, проверить правильность полученных результатов);

исследовательские задания (задание, в ходе выполнения которого ученикам необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности.);

 проблемные задания (с помощью ряда моделей можно продемонстрировать, так называемые, проблемные ситуации, то есть ситуации, которые приводят учащихся к кажущемуся или реальному противоречию, а затем предложить им разобраться в причинах таких ситуаций с использованием компьютерной модели).

Промежуточные результаты сегодня - это:

1.     Создана база компьютерных моделей по определенным темам.

2.     Модели используются на уроках.

3       Использование компьютерной измерительной лаборатории.

Лаборатория служит для проведения демонстрационного и ученического эксперимента. Такой комплекс L-микро с широкими измерительными возможностями предлагает «Росучприбор». Он состоит из компьютерного измерительного блока, системы датчиков и дополнительного оборудования. Компьютер выступает в качестве универсального измерительного прибора. Информация может подаваться на компьютер с двух датчиков одновременно, она автоматически обрабатывается и результат демонстрируется на экране в виде цифровой информации или уже готового графика. Компьютерная измерительная лаборатория позволяет на современном уровне организовать исследовательскую деятельность учащихся.

4. Цифровые образовательные ресурсы

     Готовые программные продукты позволяют  существенно сократить время на подготовку к уроку. Они содержат хорошего качества наглядно-иллюстративный материал к учебникам, справочную информацию, дополнительный материал. расширяющий кругозор учащихся или более углубленный материал.

     Также я использую программные продукты, которые содержат интерактивные практические работы, действующие модели, таблицы, рисунки, графики. Они позволяют наглядно объяснить явления, процессы, а также продемонстрировать опыты.

На уроках активно используются электронно-образовательные ресурсы «Отрытая физика 2.6», «Физика, 7-11 классы» Физикон, «Физика, 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий», «Уроки физики Кирилла и Мефодия», «Электронные уроки и тесты «Физика в школе», «Виртуальная физическая лаборатория», «1С:Репетитор. Физика+Варианты ЕГЭ» и другие. Ресурсы программ используются на этапе подготовки и проведения уроков физики, а также для самостоятельной работы учащихся во внеурочное время. Мультимедийные комплексы  содержат  электронные учебники, видеофрагменты, интерактивные модели, лабораторные работы, упражнения, задачи и тесты,  позволяют включать их содержание в любой этап урока: в объяснение нового материала, в этапы актуализации знаний, в постановку исследования, в этап самостоятельной работы с последующей проверкой.

   Данные программы также предназначены для уроков практикумов, которые применяются для решения задач с последующей  проверкой на компьютерной модели, что стимулирует самостоятельную деятельность учащихся.

     Интерактивные лабораторные работы позволяют  в полном объеме выполнить практическую часть учебной программы, особенно в тех случаях, когда опыт нельзя провести по объективным причинам  в лабораторных условиях.

     Однако следует отметить, что все перечисленные формы проведения практических занятий с использованием ИКТ первоначально требуют четко отработанной технологии, в том числе постановки учебных задач и организации учебной деятельности учащихся.

5   Использование Интернет - ресурсов

     Большие возможности в моей практике дает применение Интернет-ресурсов, которые позволяют на качественно новом уровне проводить различные формы учебных занятий.

• Интернет - учебная, справочная информация
• Интернет - ЕГЭ
• Интернет - практикумы, урок
• Интернет - профильная, довузовская подготовка
• Интернет - олимпиады, конкурсы

Для организации первоначального знакомства учащихся с ресурсами Интернета учитель может предложить список разных электронных адресов с составленной специально для учащихся краткой аннотацией.

Такой список может находиться на специальном стенде в кабинете. Полезно и самих учащихся постепенно подключить к работе по составлению небольших аннотаций, тематически соответствующих изучаемому на уроках материалу.

Приведем примеры таких аннотаций при изучении физики.

1.     http://www.fizika.ru - Данный ресурс содержит доступный, интересный иллюстрированный материал в виде учебников по физике для 7, 8 и 9-го классов. Много качественных и расчетных задач, а также примеров разобранных решений задач для 7 и 8 классов.

2.     http://physics.nad.ru/physics.htm - Анимация физических процессов по оптике, волнам, механике, термодинамике. Есть теория по каждой из предложенных тем, наглядный эксперимент крупным планом.

3.     http://www.sci.aha.ru - Ресурс содержит большое множество справочных таблиц по физике: «Масса», «Скорость», «Энергия», «Данные о Земле, Солнце, Вселенной», «Физические константы», «Массы и размеры молекул», «Свойства газов, жидкостей и твердых тел» и многое другое.

4.     http://elibrary.ru/ - Научная электронная библиотека содержит самые последние новости науки в виде небольших статей, которые обновляются ежедневно. Можно узнать все о самых последних открытиях в науке.

5.     http://ivsu.ivanovo.ac.ru/phys/ - Ресурс, который поможет школьнику находить любую информацию по физике материал по истории физики. Здесь же находится краткая физическая энциклопедия для детей, большой энциклопедический словарь, биографии ученых - физиков

Интернет-ресурсы которые применяются часто: «Информационно-образовательный портал РБ» http://www.oprb.ru/, «Физика в анимациях» (http://physics.nad.ru/), фестиваль  «Открытый урок» (http://festival.1september.ru/),официальный информационный портал ЕГЭ (http://www.ege.edu.ru/), ФИПИ (http://www.fipi.ru/), «Открытый колледж. Физика» (http://college.ru/physics/), методическое объединение учителей физики (http://schools.techno.ru/sch1567/), «Физика Ru» (http://www.fizika.ru/), Российский общеобразовательный портал (http://www.school.edu.ru/), Астрофизический портал (http://www.afportal.ru/), «Единая коллекция образовательных ресурсов «(http://school-collection.edu.ru/)   и другие. Материалы сайтов используются при подготовке к урокам, для контроля ЗУН, для подготовки учащихся к олимпиадам и ЕГЭ, дистанционного обучения, для исследовательской работы.

Промежуточные результаты сегодня:

1.     Использование ресурсов при подготовке к уроку.

2.     Поиск информации по разделам курса.

3.     Подготовка учащихся к олимпиадам и конкурсам.

6       Проектная деятельность учащихся.

 Учебный проект - это совместная деятельность учащихся, имеющая общую цель, направленную на достижение конечного результата. Эта деятельность позволяет проявить себя, попробовать свои силы, применить свои знания, показать свой результат. Продуктом проектной деятельности является доклад, плакат, модель, рисунок, информация, презентация.

Проектная деятельность воспитывает и развивает: самостоятельность в проявлениях (в паре, группе, индивидуально); умение выслушать других; умение высказать свое мнение; коммуникативность и заинтересованность в достижении цели; умение научиться понимать и выражать себя.

Мотивация к изучению физики у учащихся повышается и при подготовке домашних проектов. Используя различные цифровые среды, редакторы и ресурсы, приложения MS Office ребята готовят сообщения, доклады, дополнения к материалу урока. Учитель ставит пред учениками конкретную задачу, а технологию выполнения этого задания ученики выбирают сами, учитель же оцениваю конечный результат. Важно чтобы  используемый материал (схемы, диаграммы, текстовая информация, анимации, видео, иллюстративный графический материал) был логически выдержан и нес конкретную необходимую информацию.

Промежуточные результаты сегодня : участие в конкурсах исследовательских проектов МАН РБ, Фестиваль Портфолио и др.

7. Дистанционное обучение

         Современные технологии позволяют организовать дистанционную форму обучения. Дистанционное обучение (ДО) - это обучение, когда преподаватель и обучаемый разделены пространственно и когда все или большая часть учебных процедур осуществляется с использованием информационных и телекоммуникационных технологий. Дистанционное обучение дает возможность ученику самому получать требуемые знания.

От традиционных форм обучения ДО отличают следующие характерные черты:

- появляется возможность заниматься в удобное для себя время, в подходящем темпе и месте. При этом продолжительность освоения курса может варьироваться;

- обучаемый может осваивать данный курс одновременно с основным обучением или главной профессиональной деятельностью;

- возможность формирования индивидуального учебного плана из набора отдельных курсов;

- учащийся может одновременно обращаться к самым различным источникам информации (библиотекам и базам данных, электронным и обычным пособиям). С помощью Интернета возможно общение как с преподавателем, так и с другим обучаемым. Разумеется, возможен и личный контакт;

- эффективно используется как время обучаемого, так и время преподавателя. Снижаются требования к учебным площадям и их эксплуатации;

- применение новейших информационных технологий способствует продвижению и адаптации человека в современном информационном обществе;

- ДО дает равные возможности получения разнообразно образования вне ограничений места проживания, состояния здоровья и других особенностей.

Эффективность ДО, впрочем, как и традиционного обучения, зависит от качества используемых учебных материалов и мастерства педагогов. Однако при организации ДО следует обратить внимание на следующие моменты:

- в центре процесса обучения находится самостоятельная познавательная деятельность ученика;

- необходимо, чтобы обучаемый научился самостоятельно приобретать знания, пользуясь разнообразными источниками информации, умел работать с этой информацией, используя различные способы познавательной деятельности, обладал необходимыми приемами работы с компьютером и в сети Интернет;

- самостоятельное приобретение знаний не должно носить пассивный характер, напротив, обучаемый с самого начала должен быть вовлечен в активную познавательную деятельность, предусматривающую применение полученных

знаний для решения разнообразных проблем окружающей действительности;

- организация самостоятельной деятельности обучаемых в сети предполагает использование новейших педагогических технологий, соответствующих данной форме обучения, стимулирующих раскрытие внутренних резервов каждого ученика. Наиболее удачны в этом отношении обучение в малых группах, метод проектов, исследовательские, проблемные методы; подробный конспект занятия с необходимым материалом -необычные сведения, вопросы, творческие задания;

- перечень видов деятельности дистантных учащихся на протяжении дистанционного занятия;

- перечень видов деятельности самого дистантного педагога;

- перечень материалов или сами материалы, необходимые для занятия (ссылки на веб-сайты, собственные веб-квесты, тексты, необходимые лабораторные материалы, CD-ROM).

Промежуточные результаты сегодня:

- на сегодняшний день действует сайт http://fizikavam.ru , на котором будет в дальнейшем располагаться вся информация по этому проекту;

- проведение дистанционных олимпиад по физике на базе персонального сайта;

- использование электронной переписки (e-mail) для консультаций и рецензирования научных проектов учащихся, тестирование и самостоятельная подготовка к егэ и олимпиадам;

- размещение материалов для подготовки к урокам, олимпиадам, научным проектам на страницах сайта.

Заключение

Среди множества способов повышения эффективности урока, использование информационных технологий на сегодня занимает одно из ведущих мест. Безусловно, будущее - за информационными технологиями. С их помощью уже сегодня можно решать  множество дидактических, организационных и методических проблем.

Конструирование обучающей среды с использованием ИКТ - есть формирование физической культуры учащихся в её формах (учебная дисциплина - дополнительное образование - внеклассные мероприятия), где управление конструированием рассматривается как процесс создания среды, адекватной изменениям социума.

Модель учебного процесса, в которой используются возможности новых информационных технологий, позволяет эффективно организовать индивидуальную и коллективную работу преподавателя и учащегося, а также интегрировать различные формы и стратегии освоения знаний по предмету, направленные на развитие самостоятельной познавательной учебной деятельности. Она представляет собой своеобразный, уникальный для данной среды сплав отдельных, педагогических и др. компонентов, обеспечивающих в целом обучающий эффект, повышающий мотивацию учащихся к изучению дисциплины и  их творческую активность.

Учитывая загруженность современного учителя, можно порекомендовать воспользоваться мультимедийными новинками рынка. Сегодня их особенно много и, что самое приятное, увеличиваются их технические и дидактические возможности.

Применение компьютерных технологий не изменяет сроки обучения, а зачастую применение электронных образовательных программ на уроке требует больше времени, но дает возможность учителю более глубоко осветить тот или иной теоретический вопрос. При этом применение мультимедийных курсов помогает учащимся вникнуть более детально в те физические процессы и явления, изучить важные теоретические вопросы, которые не могли бы быть изучены без использования интерактивных моделей.

Наибольшая эффективность использования компьютера на уроке достигается в следующих случаях:

- использование мультимедийных курсов при изучении тем, явлений, которые наиболее полно и детально освещаются только в электронных образовательных программах, которые невозможно изучать в реальном эксперименте;

- более полная визуализация объектов и явлений по сравнению с печатными средствами обучения.

- использование возможности варьировать временные масштабы событий, прерывать действие компьютерной модели, эксперимента и использование возможности их повторения;

- автоматизация процесса контроля уровня знаний и умений учащихся;

- решение и анализ интерактивных задач, требующих аналитического и графического решения с использованием манипуляционно-графического интерфейса;

- тестирование и коррекция результатов учебной деятельности;

- использование программных сред, виртуальных лабораторий для организации творческой, учебно-поисковой деятельности учащихся.

Разумеется, педагогическая эффективность использования программных сред зависит не только от самих электронных средств, но и от подготовки учителей для работы с ними, от наличия оборудования в школе.

Компьютер - мощный инструмент

в руках грамотного учителя,

но никогда не сможет претендовать

на место самого Учителя

Список использованной литературы

1. Акуленко В.Л. CD по физике глазами учителя физики. М.: Первое сентября. Физика. - 2003. - №22. - 11-16.

2. Андросова E.F. Методические и содержательные аспекты построения курса программирования на основе объектно-ориентированного подхода (для физико-математических специальностей педагогических вузов): Дисс. ... канд. пед. наук. - М., 1996. - 193 с.

3. Апатова Н.В. Информационные технологии в школьном образовании. -М.:ИОШ РАО. 1994, 228.

4. Астафьева Е.Н., Филатова Л.В. Информационные технологии в системе повышения квалификации работников образования // Информатика и образование - М., 2001. - №4; - 35-40.

5. Африна Е.И; Использование электронной почты на уроках физики. // Вопросы Интернет-образования. - 2003. - №1.

6. Баранова Ю. Ю., Перевалова Е.А., Тюрина Е.А., Чадин Е.А. Методика использования электронных учебников в образовательном процессе.// Информатика и образование. - 2000. - №8. - G.43-47.

7. Белостоцкий П. И., Максимова Г. Ю., ГомулинаН. Н. Компьютерные технологии: современный урок физики и астрономии. - М.: Первое сентября. Физика. - 1999 - №20. - С, 3-9.

8. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. - М.: Педагогика, 1989. - 192 с.

9. Гомулина Н.Н. «Открытая физика 2.0.» и «Открытая астрономия» - новый шаг // Компьютер в школе. - 2000. - № 3. - 25-29:

10. Гомулина Н.Н., Михайлов СВ. Методика использования интерактивных компьютерных курсов с элементами дистанционного образования // Физика. - 2000 - № 39. - 68-71.

11. Гузеев В.В. Методы и организационные формы обучения. - М.: Народное образование, 2001. - 128 с.

12. Кавтрев А. Ф. Компьютерные программы по физике в средней школе. Журнал «Компьютерные инструменты в образовании», №1. - Санкт-Петербург, Информатизация образования, 1998. - с. 42.

13. Кавтрев А. Ф. Методические аспекты преподавания физики с использованием компьютерного курса «Открытая физика 1.0». - М.: ООО «Физикон», 2000. - 50с.

14. Кавтрев А. Ф. Лабораторные работы к компьютерному курсу «Открытая физика». Равномерное движение. Моделирование неупругих соударений// Первое сентября. Физика. 2001.  № 20. С. 5 - 8.