Использование ИКТ-технологий в процессе преподавания физики

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ИКТ   ТЕХНОЛОГИЙ  

В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ ФИЗИКИ

Сафина В.М.

ГБОУ СОШ с. Русский Байтуган,

 Камышлинский район    

      В информационном обществе приоритетным становится образование, основанное на учебно–воспитательном и развивающем воздействии компьютерных средств, позволяющих трансформировать информацию, видоизменять ее объем, форму, знаковую систему и материальный  носитель исходя из целей педагогического взаимодействия. Роль этих дидактических средств, помимо передачи знаний и социального опыта новым поколениям,  – формирование коммуникативной культуры, адекватной техническому развитию общества. Функцию формирования информационно–коммуникативной культуры в содержании образования можно реализовать двояко. Во-первых, в рамках учебных курсов информатики, где информационные коммуникативные средства и технологии являются целью изучения. Здесь формируются не только знания об устройстве компьютеров, навыки программирования и работы с программными средствами коммуникаций, но также и общее понимание роли информации в современном мире, ее значения как продукта и средства развития общества [1].  Во-вторых, информационно–коммуникативное образование должно де-факто стать «сквозным», проникающим компонентом если не всех, то большинства предметов школы. Информационные, компьютерные технологии, введенные в структуру содержания образования как средство преподавания дисциплины и используемые школьниками и учителями в повседневной учебной, научно–исследовательской и проектной деятельности,  будут формировать и закреплять в практическом применении информационно–коммуникативную культуру попутно, в контексте общеобразовательных или специальных курсов. Необходимость разработки и изучения информационно–коммуникационных средств и технологий и самих по себе, и в составе учебно–методических комплексов многих дисциплин становится условием адаптации системы образования к требованиям формирующегося информационного общества.

     Современная школа с ее проблемами заставляет думать о том, как сделать процесс обучения более результативным. Как учить так, чтобы ребенок проявлял интерес к знанию.

      Предела развитию интеллекта нет, и человек постоянно на протяжении всей своей истории, изобретает средства “быть умнее” и передает их новым поколениям. Таковы новые информационные технологии (НИТ). Но для успеха этого приобщения нужно, чтобы компьютерные средства НИТ стали средствами его деятельности, т.е. средствами его повседневного общения, посильного труда, художественной деятельности, конструирования и др. Для этого НИТ в школьной системе должны отвечать определенными условиями, быть составной частью школьной дидактики, составлять основу развития новых форм традиционных видов ученической деятельности.

     В практике информационными технологиями обучения называют все технологии, использующие специальные технические информационные средства (ЭВМ, аудио-, видео- кино-).

    Цель внедрения НИТ в школьное образование – формирование мотивационной,  интел-

лектуальной и операционной готовности к использованию НИТ в своей деятельности.    

    Когда компьютеры стали широко использоваться в образовании, появился термин "новая информационная технология". Вообще говоря, любая педагогическая технология - это информационная технология, так как основу технологического процесса обучения составляет информация и ее движение (преобразование). Более удачным термином для технологий обучения, использующих компьютер, является компьютерная технология. Компьютерные (новые информационные) технологии обучения - это процесс подготовки и передачи информации обучаемому, средством осуществления которых является компьютер.

     Компьютерная технология может осуществляться в трех вариантах:

           I  -  как "проникающая" технология (применение компьютерного обучения по

                 отдельным темам, разделам для отдельных дидактических задач);

          II  - "основная", определяющая наиболее значимые из используемых в данной

                  технологии частей;

         III - "монотехнология" (когда все обучение, все управление учебным процессом,

                  включая все виды диагностики, мониторинг, опираются на применение

                  компьютера).

        Характеристические особенности компьютерной технологии это:

1. обучение - это общение ребенка с компьютером;
2. принцип адаптивности: приспособление компьютера к индивидуальным особенностям ребенка;
3. диалоговый характер обучения;
4. управляемость: в любой момент возможна коррекция учителем процесса обучения;
5. оптимальное сочетание индивидуальной и групповой работы;
6. поддержание у ученика состояния психологического комфорта при общении с компьютером;
7. неограниченное обучение: содержание, его интерпретации и приложение сколько угодно велики.

     Компьютерные средства обучения называют интерактивными, они обладают способностью "откликаться" на действия ученика и учителя, "вступать" с ними в диалог, что   и составляет главную особенность методик компьютерного обучения.

     В I и II вариантах компьютерных технологий весьма актуален вопрос о соотношении компьютера и элементов других технологий. Компьютер может использоваться на всех этапах процесса обучения: при объяснении (введении) нового материала, закреплении, повторении, контроле ЗУН.

     В функции учителя компьютер представляет собой: 

1. источник учебной информации;
2. наглядное пособие;
3. тренажер;
4. средство диагностики и контроля.

    В функции рабочего инструмента: 

1. средство подготовки текстов, их хранение;
2. текстовый редактор;
3. графический редактор;
4. вычислительная машина больших возможностей.

    Работа учителя в компьютерной технологии включает функции: 

1. организация учебного процесса на уровне класса в целом, предмета в целом;
2. организация внутриклассной активизации и координации, расстановка рабочих мест, инструктаж, управление внутриклассной сетью и т.п.;
3. индивидуальное наблюдение за учащимися, оказание индивидуальной помощи, индивидуальный "человеческий" контакт с ребенком.

     Продуктивная работа в этом направлении возможна только при наличии определенной  компьютерной грамотности как учителя, так и ученика, которую можно рассматривать как особую часть содержания компьютерной технологии. В структуру содержания входят:

1. знание основных понятий информатики и вычислительной техники;
2. знание принципиального устройства и функциональных возможностей техники;
3. знание современных операционных систем и владение их основными командами;
4. владение хотя бы одним текстовым редактором;
5. первоначальные представления об алгоритмах, языках и пакетах программирования;
6. первоначальный опыт использования прикладных программ утилитарного назначения.

     Поэтому весьма важно организовать эту деятельность так, чтобы ребенок активно, с интересом и увлечением работал на уроке, видел плоды своего труда и мог их оценить. Ведь рефлексия в развитии личности играет значимую роль в формировании положительной мотивации на учение

     Полученные знания и умения в области компьютерных технологий помогают ребятам усваивать в органическом единстве естественнонаучные и гуманитарные знания, прививать им навыки исследовательского мышления на основе приобретенных ими теоретических и практических знаний в области информационных технологий, развивать критическое мышление, адаптироваться в современной жизни и сделать правильный профессиональный выбор.

     Стремительный процесс информатизации школ на основе современных компьютеров, поступающих в учебные заведения страны, открывает в образовании путь электронным учебникам. Существует мнение о том, что некоторым учителям не нравится термин «электронный» учебник. Меняется жизнь, меняются технологии. И ко всем изменениям надо относиться с пониманием. Я не хочу в данной работе как-то «умалить» преимущества классического печатного учебника. Но некоторые достоинства электронного учебника очевидны.  Электронный учебник по конкретному учебному предмету может содержать материал нескольких уровней сложности. При этом все они будут размещены на одном лазерном компакт-диске, содержать иллюстрации и анимацию к тексту, многовариантные задания для проверки знаний в интерактивном режиме для каждого уровня. Наглядность в электронном учебнике значительно выше, чем в печатном. Так в учебнике по физике за 11 класс на бумажном носителе обычно представлено 1около 150 черно-белых иллюстраций. В новом же мультимедийном учебнике по этому же курсу имеется около 800 слайдов. Наглядность обеспечивается так же использованием при создании электронных учебников мультимедийных технологий: анимации, звукового сопровождения, гиперссылок, видеосюжетов.  Электронный учебник обеспечивает многовариантность, многоуровневость и разнообразие проверочных заданий, тестов. Электронный учебник позволяет все задания и тесты выполнять в интерактивном и обучающем режиме. При неверном ответе можно давать верный ответ с разъяснениями и комментариями. Но есть НО. Необходимо соответствующее материально-техническое обеспечение, попросту новые современные компьютеры, проекторы, интерактивная доска…Пока многим сельским школам, в том числе и той в которой работаю, приходится об этом только мечтать.

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

     Но для проведения полноценного физического эксперимента, как демонстрационного, так и фронтального необходимо в достаточном количестве соответствующее оборудование. В настоящее время школьные лаборатории по физике очень слабо оснащены приборами и учебно-наглядными пособиями для проведения демонстрационных и фронтальных лабораторных работ. Имеющееся оборудование не только пришло в негодность, оно также морально устарело и имеется в недостаточном количестве.

     В нашей школе на сегодняшний день очень мало оборудования для проведения физического эксперимента, особенно для фронтальных лабораторных работ. О дорогостоящем оборудовании для проведения эксперимента по атомной и ядерной физике в школе даже мечтать не приходится. Таким образом, провести полноценный лабораторный эксперимент по физике при имеющихся в школе ресурсах невозможно. Результатом этого является то, что:

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

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

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

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

     Сегодня трудно представить изучение физики без средств компьютерной анимации и соответствующих моделирующих программ. Ведь теория многих разделов современной физики основана на абстрактном моделировании, виртуальном представлении о макромире и, в особенности, микромире. Наглядно отобразить эту модель в движении и развитии можно эффективно в средствах компьютерной анимации.

          Компьютерный эксперимент способен дополнить “экспериментальную” часть курса физики и значительно повысить эффективность уроков. К тому же, в компьютерном варианте можно провести значительно большее количество экспериментов. Данный вид эксперимента реализуется с помощью компьютерной модели того или иного закона, явления, процесса и т.д. Работа с этими моделями открывает перед учащимися огромные познавательные возможности, делая их не только наблюдателями, но и активными участниками проводимых экспериментов.

     В ходе обычного урока физики в компьютерном классе при объяснении нового материала я сама провожу виртуальный эксперимент с применением (к сожалению) компьютера, так как в нашей школе нет мультимедийного проектора. Ученики наблюдают за ходом физического процесса на экране. Для этого я использую как электронные диски, так и ресурсы Интернет, например, достаточно хорошие анимации по физике даны на сайте http://som.fio.ru/items.asp?id=10000011 , http://demo.home/nove.ru  и др.

      Затруднения возникают при проведении фронтального физического эксперимента и лабораторной работы в компьютерном классе, когда сам ученик самостоятельно проводит эксперимент. Мало печатных или электронных пособий, содержащих готовые подробные инструкции для учащихся по выполнению виртуальных лабораторных работ. Ученики не могут самостоятельно проводить виртуальный эксперимент по компьютерной модели без подробной инструкции по его проведению. Однако я в своей работе пользуюсь  «Сборником инструкций для учащегося по выполнению электронных лабораторных работ по физике в 10-11 классах»  (http://festival.1september.ru/articles/411219/pril1.doc) Ефремовой Татьяны Петровны, учителя физики МОУ  Клявлинской СОШ № 2 им. В.Маскина  Клявлинского района Самарской области.

     Я использую имеющиеся в школе программные средства обучения по физике, а также приобретенные самостоятельно. Это следующие мультимедийные средства:

         1.Учебное электронное издание “Физика” - интерактивный курс физики для 7-11 классов, позволяющий изучить различные разделы физики, практический курс решения задач по всем разделам физики.

         2.Электронный учебник “Живая физика”, включающий виртуальные лабораторные работы, для проведения которых легко и быстро “создаются” экспериментальные установки по изучению различных явлений и процессов.

         3.Полный интерактивный курс физики “Открытая физика”, включающий более 80 компьютерных экспериментов, учебное пособие, видеозаписи экспериментов, звуковые пояснения.

           4.Электронное пособие “Сдаем Единый государственный экзамен”, включающий в себя все нормативные документы по ЕГЭ, локальную версию портала ege.edu.ru, контрольно-измерительные материалы ЕГЭ за 3 последних года, включающие тесты по физике и программу проверки тестов и выставление баллов за выполнение теста каждому ученику.

     У всех этих дисков есть свои преимущества и недостатки. Но эти средства я применяю наряду с традиционными. Составляя планы уроков, всегда стараюсь предусмотреть различные варианты работы. Работа с компьютером – один из вариантов,  запомнились слова одного из преподавателей СИПКРО: «Вы подготовили урок с использованием компьютера, а в школе погас свет, что вы будете делать?». 

     Наряду с готовыми мультимедийными учебными пособиями я применяю презентации, выполненные  учителями и учениками. Презентация, как наглядный материал широко используется и другими учителями предметниками. Наглядно-образная информация, выполненная средствами компьютерных технологий, активизирует эмоциональное воздействие на обучающихся,  которое обеспечивает повышение роли сенсорно-перцептивного уровня восприятия и обработки бимодальной информации по сравнению с традиционной лекцией, а также повышение  эффективности мнемических процессов. Т.е. способствует улучшению концентрации внимания, процессов понимания и  запоминания,  формированию  представлений, усвоению теоретических знаний (понятий, концепций и др.), активизируя познавательную деятельность  учеников.

     Активизация эмоционального воздействия лекции, читаемой с применением мультимедийных  технологий на обучающихся связана с тем, что:

        во-первых,  слайды  создаются с наглядным представлением информации в цвете, что позволяет увеличить  репрезентативную ценность материала за счет физиологических особенностей человека, поскольку цвет  является мощным средством эмоционального воздействия на человека и эффективным средством приема,  переработки зрительной информации. Психологами доказано, что запоминаемость цветной фотографии почти в два раза выше по сравнению с черно – белой  [2];

         во-вторых: использование анимации является одним из эффективных средств привлечения внимания [3] и эмоционального восприятия  информации. Анимированные изображения способствуют повышению выразительности и эстетичности. Вместе с тем, замена статических изображений динамическими целесообразна лишь в том случае, когда сущность демонстрируемого объекта связана с процессом,  динамикой,  отношениями, которые не  может передать статика;

       в-третьих, наглядное представление информации в виде видеофрагментов, фотографий, смоделированных процессов  оказывает принципиально более сильное  эмоциональное воздействие на учеников, чем традиционное, поскольку оно  способствует улучшению понимания и запоминания физических и технологических процессов (явлений), демонстрируемых на экране. «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать» – как часто мы говорим друг другу эту фразу, и не без основания,  поскольку пропускная способность зрительного нерва в 100 раз превосходит пропускную способность слухового.

     Как я отметила выше, на уроках физики использую различные презентации: тематические – составленные самой и учениками,  а также позаимствованные у других учителей на курсах, в Сети творческих учителей, в Интернете. Ученикам дается задание. И за хорошую презентацию выставляются оценки, как по физике, так и по информатике и ИКТ.  К примеру, строение атома и опыт Резерфорда по рассеянию α – частиц ребята  изучают в восьмом классе  на уроках химии, в девятом на уроках физики, поэтому в одиннадцатом предлагаю ученикам самостоятельную работу - индивидуальное задание -  подготовить презентацию по данной теме, используя ресурсы  Итернет  и имеющиеся в школе учебные диски. («Модель атома Томпсона », «Модель опыта Резерфорда», «Планетарная модель атома» и др  – с использованием анимации и схем). Эту работу в большинстве случаев они выполняют дома, на уроках же мы обсуждаем, повторяем, отвечаем на вопросы. Данный вид работы был бы более, на мой взгляд, эффективнее, если выполнялся прямо на уроке, но, ещё раз повторюсь, в нашей школе пока нет такой возможности.

     Начиная  с 7 класса, ученики  знакомятся с программой Power Point, работают в ней,  и при выполнении зачетных работ выбирают тему презентации. Темы, связаны не только с физикой, выполняются презентации и по другим предметам, а также при работе над проектами. Ученикам 7-8 классов нравится создавать презентации с использованием загадок и сказок. Материал берется как из литературы, так и из Интернета (http://www.mediaeducation.ru , http://www.school.edu , http://public.tsu.ru  и др).    При изучении программ MS Word, MS Excel,  MS Paint (в курсе Основ проектной деятельности, информатики и ИКТ)  ученики также выполняют кроссворды, тесты,  таблицы, которые я использую на уроках  физики, например в качестве диагностики и контроля. Ученики имеют свои папки, где у них собран материал по предметам.     Данный вид работы дает ещё один шанс проявить себя слабым ученикам. Старания ребёнка оцениваются как по физике, так и по информатике и ИКТ.

     Итак, пришла к выводу, что персональный компьютер целесообразнее использовать, с моей точки зрения, на уроках для демонстрации, компьютерного тестирования, создания программируемой учебной среды (диалог ученик или группа учеников – компьютер), выполнения виртуальных лабораторных работ; во внеурочное время -  для подготовки учащимися рефератов, докладов, проектов. Компьютер в кабинете физики просто необходим.

     Коллеги, компьютер – просто инструмент, который призван освободить вас от рутинной работы по подбору дидактического материала, составлений заданий, тестов, списков, отчетов, привести в вашу работу новые творческие возможности, удобства и комфорт.

Литература:

1. П.П.Дьячук, Е.В.Лариков. «Применение компьютерных технологий обучения в школе».

    Красноярск: Изд-во КГПУ, 2002.

2. А.Борзенко и др. «Мультимедиа для всех». Компьютер-Пресс, М:1996.

3. С.Д.Варламов, П.А. Эминов , В.А. Сурков «Использование Microsoft Office в школе».

     Учебно-методическое пособие для учителей. Физика. МИМА-пресс, 2003.