Педагогические науки/5.Современные
методы преподавания.
Дробний О.М.
Крупський НВК ЗОШ І-ІІІ ступенів- дошкільний навчальний
заклад, Україна
Короткий перегляд програмного матеріалу
та його використання в навчальному процесі на уроках фізики та астрономії.
1. Вступ. Віртуальні
лабораторні роботи по фізиці
Вже нікому не треба пояснювати, що роль комп'ютерних технологій в навчанні
неоцінна. Підвищення ефективності освіти при
використовуванні сучасних програм,
розроблених таким чином, що викладач має нагоду не тільки різноманітити
способи подачі нового матеріалу або перевірки його засвоєння, але і втручатися
в процеси, показані в програмі, самостійно задавати умови проведення
експерименту, безперечно.
Зараз розробляється величезна кількість
програмних продуктів, що мають на увазі проведення активного експерименту – від
простих демонстрацій із зміною, наприклад,
умов освітленості об'єкту, до програм, що дозволяють провести віртуальну
лабораторну роботу на дуже високому рівні.
Проведення віртуальних лабораторних робіт
на самих різних етапах вивчення фізики надзвичайно видовищне,
інформативне; жоден з етапів заняття не виключає можливості ефективного застосування
подібного програмного продукту.
· Під час пояснення нового
матеріалу для глибшого розуміння ученьом характеру
фізичного процесу, що вивчається. В цьому випадку найбільш ефективне
використовування такого програмного забезпечення як «Відкрита Фізика 2.6» (частини I і II) і «RedShift –3» («Енциклопедія по астрономії»), які містять велику
кількість наочного матеріалу: динамічні моделі, відеозаписи і т.п.
· Під час закріплення
нового матеріалу для перевірки
правильності розуміння основних закономірностей досліджуваних фізичних
процесів.
· При постановці проблемної
ситуації на будь-якому етапі заняття і її успішного рішення за допомогою
віртуального експерименту. Тут виправдано
застосування, наприклад, програми «Жива
фізика».
· При перевірці
домашнього завдання. Вдало використовується програма «1С: репетитор».
· При викладі
творчих випереджаючих завдань.
· При проведенні
фронтального досліду. Різні програми – тести з інтерактивними моделями.
· При проведенні
безпосередньо лабораторних робіт. Для цього можлива побудова в кабінеті фізики
комп'ютерної вимірювальної лабораторії для проведення демонстраційного і учнівського
експерименту. Такий комплекс з широкими
вимірювальними можливостями пропонує фірма «Снарк»
(комп'ютерний комплекс L- мікро).
2. Методика проведення лабораторних робіт з
використанням комп'ютерних технологій
2.1 при
викладі нового матеріалу і при його
закріпленні
Зацікавити, привернути увагу учня у наш час загального доступу до Інтернету – справа
досить складна; навіть особовий вплив викладача вимагає яскравого емоційного
підкріплення. Демонстраційний експеримент вимагає великого часу, дуже хорошої матеріальної
бази (наприклад, використовування лазерів, як джерел монохроматичного
випромінювання, які володіють цілим рядом унікальних властивостей) і не завжди
дає повне уявлення про явище, що вивчається, а тільки підштовхує до
дослідження. Дуже добре застосувавши демонстрацію реальних приладів перейти до
перегляду демонстрації віртуальної, в якій можна розглянути різні аспекти
застосування приладу. Дуже цікаві в цьому плані програми «Фізікус», анимована енциклопедія, МЕДІАХАУЗ; «Відкрита Фізика 2.6»
(частини I і II) і «RedShift – 3» (Енциклопедія по астрономії), до складу
яких входять динамічні моделі, де
можливий перегляд відеороликів.
Поставивши
проблемне питання–завдання що
відбудеться, якщо змішати різне
монохроматичне проміння в різних комбінаціях, ми одержуємо вичерпну, і,
головне, наглядну відповідь; знаючи
закони змішування кольорів, можемо, використовуючи віртуальний
експеримент, вирішити поставлену задачу; можемо зібрати і включити електричний ланцюг, не тільки почути, але і
побачити звукові явища.
Програма «Фізікус»,
анимована енциклопедія, МЕДІАХАУЗ.
Одним вимикачем ми можемо замикати і
розмикати електричний ланцюг.
Програма «Фізікус»,анимована енциклопедія, МЕДІАХАУЗ.
Оскільки теплове випромінювання володіє
схожими властивостями з світлом, то
воно може проникати через прозорі матеріали, наприклад, скло.
Програма «Фізікус», анимована енциклопедія, МЕДІАХАУЗ.
Звукові коливання можна і побачити: якщо
покласти рисове зерно на мембрану, то
воно підстрибуватиме до тих
пір, поки гучномовець не буде вимкнений.
Програма «Фізікус», анимована енциклопедія, МЕДІАХАУЗ.
Хвилі бувають подовжні і поперечні. Поперечні
хвилі рухаються перпендикулярно до площини
коливань.
Особливо цікаве застосування
комп'ютерної програми для проведення уявного експерименту. Можна «примусити»
потяг рухатися з швидкістю, що перевищує швидкість світла, можна розглянути
наслідки теорії відносності Ейнштейна, що завжди викликають яскравий емоційний
відгук не «на пальцях», а на екрані монітора, задаючи свої параметри руху,
спостерігаючи красиву дію з приємним звуковим супроводом. Чи варто говорити, що
в цьому випадку навчання стає менш втомлюваним, а емоційне сприйняття дозволяє
«включити» довгострокову пам'ять учня.
2.2 при
систематизації знань
При закріпленні
вивченого матеріалу корисно провести віртуальну лабораторну роботу по
дослідженню розглянутого явища. В ході роботи можна розглянути всі нюанси
проведення експерименту.
Закріплення знань по темі «Теплообмін» ефективно проводиться з
використанням програми «Macromedia Flash Player 8», лабораторна робота «Вивчення
явища теплообміну».
Програма
«Macromedia Flash Player 8», лабораторна робота «Вивчення явища теплообміну»
Приведена лабораторна
робота дозволяє виконати декілька різноманітних завдань з використанням
пропонованого обладнання. Умови експерименту учень може змінювати так, як йому
хочеться.
В цій же програмі цікаво використовувати
лабораторну роботу № 10 «Вивчення закону
Ома» в ході систематизації знань по темі «Закони постійного струму». Учні можуть самостійно складати
електричні кола, довільно змінючи як обладнанням, так і способи їх з'єднання
(послідовно, паралельно). Вимірювальні прилади дозволяють одержати дані, які
можна використовувати при розрахунку електричних кіл, при складанні
розрахункових задач.
Програма «Macromedia Flash Player 8», лабораторна робота №10
«Вивчення закону Ома»
2.3 при розвязуванні задач
Різноманітні
програми, що дозволяють проводити як фізичний експеримент, так і лабораторну
роботу по фізиці, містять велику кількість задач, умова яких побудована на
даних експерименту. Змінюючи умови експерименту, учень змінює умови задачі.
Програми дозволяють перевірити правильність рішення задачі за будь-яких умов
експерименту.
ЗАДАЧА. Визначте кут 
повного віддзеркалення світла для різних значень показника заломлення n. Переконайтеся у тому, що якщо кут падіння 
декілька перевищує 
, заломлений промінь «притиснутий» до межі
розділу скло – повітря.
Приклад виконання лабораторного експерименту
за допомогою програми «Фізика в малюнках», ФІЗІКОН, Москва, 1998
ЗАДАЧА. Яку відстань пройде машина за 20 сек, рухаючись з тим же
прискоренням?
Приклад виконання
лабораторного експерименту за допомогою програми «Фізікус», анимована
енциклопедія, МЕДІАХАУЗ
3. Чи
можна проводити лабораторну роботу віртуально?
Часто викладачі
фізики відкидають саму ідею проведення лабораторних робіт по фізиці віртуально.
Проте, ознайомившись з можливостями різноманітних програм, що дозволяють
ставити експеримент по вибраній темі, повторювати його, змінюючи умови
проведення, устаткування, можна сказати одне: запропонуйте учням «поторкати
руками» прилади, хай вони проведуть з ними декілька експериментів, а потім
зверніться до експерименту
віртуального, щоб мати нагоду досконально розібратися в закономірностях явища,
що вивчається, відчути себе істинним експериментатором, самостійно ставлячи
перед собою наукову задачу і самостійно, використовуючи програму, вирішити її.
Комплекс для
створення комп'ютерної вимірювальної лабораторії для проведення
демонстраційного і учнівського експерименту з широкими вимірювальними
можливостями пропонує фірма «Снарк»
(комп'ютерний комплекс L - мікро). Можна використовувати і другі програми,
які все частіше надаються викладачам самими різними розробниками.
Звернемося до
лабораторної роботи № 8 «Вивчення
коливань нитяного маятника».
Сам нитяний
(математичний) маятник прилад досить простий, і найцікавіше – розібратися в
законах, що управляють коливаннями маятника.
Розглянемо поетапно
порядок виконання даної віртуальної лабораторної роботи.
Лабораторна робота №8 «Вивчення коливань
нитяного маятника.
Мета
роботи: встановити залежність періоду коливань нитяного маятника від його
довжини.
Перед
початком виконання безпосередньо лабораторної роботи учням пропонується
повторити теорію по даній темі.
Учням пропонується самостійно розробити
спосіб проведення лабораторної роботи, обґрунтовуючись на тому, які прилади є в наявності у віртуальній роботі, порівняти
свій спосіб з тим, що запропонований в програмі
Учні
починають проведення лабораторної роботи,
виконуючи дії, вказані на моніторі. У роботі є можливість вибирати
довільно довжину нитки маятника;
привівши маятник в коливальний рух, учень рахує кількість повних
коливань маятника, засікаючи час коливань за допомогою віртуального
секундоміра.
Експеримент повторюється в іншому варіанті проведення,
запропонованому в програмі; результати наголошуються в таблиці
Після проведення роботи учні одержують контрольні питання, відповісти на
які можна використовуючи результати
експерименту.
Після закінчення
роботи роздруковується звіт, який заповнюється учнем на підставі проведених
експериментів.
Вдало в цьому
випадку є і застосування програми
«Фізика в малюнках», ФІЗІКОН, Москва,
1998.
4. Використовування
віртуальних лабораторних робіт при проведені експериментальної частини наочних
олімпіад по фізиці
Проведення наочних
олімпіад звичайно проходить в два етапи: експериментальний і теоретичний.
У проведенні другого етапу
використовування комп'ютерної тестової програми дозволить швидко і якісно
оцінити роботи учнів-учасників олімпіади. Перший же експериментальний етап
можна урізноманітити нескінченно, використовуючи програми, що дають можливість
провести віртуальну лабораторну роботу або віртуальний експеримент.
ЗАДАЧА. Зробіть так, щоб жабу і стіну неможливо було
побачити, Для цього необхідно вимкнути один або декілька кольорових промінів.
лабораторна робота №4
«Визначення густини речовини».
ЗАДАЧА. Якщо припустити, що машинка зроблена із
сталі, який об'єм цієї речовини вона
містить? Густину повітря вважати рівною нулю.
Висновок.
В ході роботи по упровадженню комп'ютерних технологій в
процес викладання фізики можна відзначити безперечне підвищення інтересу учнів
до предмету, що вивчається, розширення можливостей викладача на занятті,
зацікавленість у вивченні предметів комп'ютерного циклу (програмування,
комп'ютерна графіка).
Персональний
комп'ютер перетворився на епоху Інтернету із засобу виробництва інформації в
засіб доступу до неї. Комп'ютер – це не просто шедевр сучасної високої
технології, це широко розкриті двері в світ інформації. Комп’ютер в освіті – це
пристрій, що просто провокує і вчителя, і учня на творчість і новаторство, що
дає можливість перейти до креативних форм навчання.
Програмне забезпечення для проведення віртуальних
лабораторних робіт по фізиці і астрономії.
Короткі характеристики основних програмних
продуктів, рекомендованих до використовування у викладанні шкільних курсів
фізики і астрономії.
1.
ПЕДАГОГІЧНИЙ ПРОГРАМНИЙ ЗАСІБ «Фізика для абітурієнтів», розроблений
для учнів старших класів, вчителів загальноосвітніх навчальних закладів та
учнів перших курсів вищих навчальних закладів.
Диск містить теоретичний матеріал, який відповідає
шкільній програмі, ілюстрації, малюнки, схеми, мультимедійні елементи,
практикуми по темам із розбором розв’язування задач. ППЗ призначений для комп’ютерної
підтримки проведення уроків фізики, лекцій по фізиці та зорієнтований на
активізацію навчально-пізнавальної діяльності учнів старших класів та
абітурієнтів, які навчаються на підготовчих курсах. Може плідно
використовуватись вчителями та викладачами при проведенні уроків та лекцій з
використанням мультимедійного проектора, інтерактивної дошки та для самостійної
роботи.
Фірма «ATLANTIC project» Київ, 2009
2. КОМП'ЮТЕРНИЙ КОМПЛЕКС - МІКРО.
Комп'ютерний вимірювальний
комплекс дозволяє використовувати комп'ютер, що є в кабінеті фізики, для
проведення демонстраційного експерименту або робіт практикуму.
У набір входить електронний
вимірювальний блок, датчики температури, тиску, вогкості, провідності,
іонізуючих випромінювань, числа оборотів і кута повороту, фотоелемент,
мікрофон, а також додаткове устаткування для проведення різноманітних
експериментів. Інформація з датчиків автоматично обробляється і демонструється
на екрані монітора в зручній для учнів формі.
Комп'ютерний вимірювальний
комплекс дозволяє проводити численні експерименти по різних темах курсу. Так,
наприклад, в методичному посібнику з теми “Механіка” представлений докладний
опис 17 експериментів для 7-10 класів.
Фірма “Снарк”
109280, Москва, вул.
Автозаводська, 16
тел. 277-22-74. snark@corbina.ru
3. ЖИВА ФІЗИКА.
Програма є середовищем, в якій
школярі можуть проводити моделювання фізичних експериментів. За допомогою
представленого в “лабораторній шафі” устаткування і матеріалів можливе
моделювання різноманітних процесів по таких темах як механіка, електрика і
магнетизм. Сучасний обчислювальний апарат, засоби анімації, численні допоміжні
функції роблять “Живу фізику” зручним і могутнім інструментом викладання фізики
в школах.
Програма забезпечена довідковою
допомогою для вчителя, що містить всі необхідні відомості про установку і
інструментарій програми, про способи розробки і проведення експериментів.
У УМЛ фізики МІПКРО в рамках
курсової системи підвищення кваліфікації працює модуль по навчанню роботі в
середовищі “Жива фізика”.
Інститут нових технологій в
освіті (ІНТ) – Москва,
вул. Н. Радіщевськая, д. 10
тел. 915-13-94, 915-62-96.
4. ВІДКРИТА ФІЗИКА 1.0 (ЧАСТИНИ I І II)
Повний мультимедіа курс фізики
для Windows 3.1X/95/NT на двох CD.
У першу частину курсу, яка
містить 34 комп'ютерні експерименти, 11 відеозаписів фізичних експериментів і 1
година звукових пояснень ввійшли наступні розділи: механіка, термодинаміка і
механічні коливання і хвилі. До другої частини курсу увійшли розділи: електрика
і магнетизм, оптика, атомна і квантова фізика.
Курс рекомендується для класів з
розширеним і поглибленим викладанням фізики. Курс складається з модулів -
комп'ютерних експериментів. Для кожного експерименту представлені: комп'ютерна
анімація, графіки, чисельні результати. Змінюючи параметри і спостерігаючи
результат комп'ютерного експерименту, учень може провести інтерактивне фізичне
дослідження по кожному експерименту. Відеозаписи роблять курс привабливішим і
допоможуть зробити заняття живими і цікавими. Вельми корисні питання або
задачі. супроводжуючі кожен експеримент Учень може ввести в комп'ютер свою
відповідь і перевірити себе.
000 "ФІЗІКОН"
РФ, Московська обл., 141 700, Долгопрудний-1, а/я 59
Тел/Факс (095) 408-77-72 (Москва)
soft@physicon.ru
http://www.physicon.ru
5. РЕПЕТИТОР
З ФІЗИКИ КИРИЛА І МЕФОДІЯ
на одному CD
Учбовий матеріал представлений у
вигляді тестів. У “Репетитор” ввійшли питання, що найчастіше зустрічаються в
екзаменаційних квитках на вступних іспитах до Вузів.
Містить близько 1200 питань і
завдань з докладними відповідями. Рекомендується для тих, хто поступає до
ВУЗів.
“Кирило і Мефодій”
http://www.km.ru
6. “1С: РЕПЕТИТОР. ФІЗИКА” (ВЕРСІЯ 1,5)
на одному CD
Інтерактивний курс навчання,
висловлені основи наступних тим: механіка, молекулярна фізика, електрика і
магнетизм, оптика, теорія відносності і квантова механіка.
Містить 300 ілюстрацій, 100
відеофрагментів і анімацій, 70 інтерактивних моделей, а також близько 300
тестів і задач по всіх перерахованих розділах. Включені довідкові матеріали:
основні формули по фізиці і математиці, система фізичних одиниць,
фундаментальні фізичні постійні, біографічні відомості про видатних
учених, що внесли, внесок у розвиток
фізики.
Фірма “1С”
123056, Москва, а/я 64
тел. 737-92-57,
Вул. Селезневська, 21, тіл.
253-08-27, 253-62-49.
hline@1c.ru
7.REDSHIFT –3. ЕНЦИКЛОПЕДІЯ ПО АСТРОНОМІЇ
на одному CD
Унікальна астрономічна
енциклопедія, яка володіє наступними можливостями:
Можна вибрати час і місце
спостереження будь-яких небесних тіл – як у минулому, так і в майбутньому 9в
інтервалі 15 000 років), як в межах Сонячної системи, так і поза нею.
Використовуючи відеозапис можна
відобразити рух небесних тіл, схід сонця або нескінченне глибоке зоряне небо, а
також записати свою власну подорож в космосі.
Повнокольорова реалістична
графіка дозволяє побачити детальні зображення всіх планет, а також галактик і
туманностей Чумацького Шляху.
Програма містить дані про 700
малих планет і астероїдів, 1500 комет, 1 мільйоні зірок, квазарів, “чорних дір”
і тисячу інших вражаючих об'єктів, відомості про десятки космічних
дослідницьких апаратах, докладні карти поверхонь Місяця, Марса, Венери і Землі.
Компанія “Новий диск”
107005, Москва, а/я 42
тел/факс 147-13-38
cdguide@cominf.msk.su
8.Physics Education Technology
Більше ніж півсотні моделей
фізичних моделей на ява та флеш
Основі електроніки
Програма для моделювання ланцюгів
постійного та змінного струмів. Для вимірювання використовуються віртуальні
мультиметр та осцилограф. Реалізовано псування деталей при неправильному
вмиканні. Може використовуватися у середній школі з 7 по 11 клас. Встановлення
не потребує, достатньо розпакувати.
Molecular Structure of the Substance
Невеликий курс, що знайомить з
основами молекулярної фізики
Хвильова оптика на комп’ютері
9.Активна фізика
PhysicsLab
Збірник фізичних експериментів
АС Electronics
Виробник Crescent Multimedia http://www.crescent-multimedia.com/. Зроблено у авторському
середовищі Macromedia Authorware. У демонстраційній
версії доступні перші два уроки теми «Змінний струм», в яких розповідається про
використання та генерацію змінного струму.
ElectroM
Це результат спроби створити
конструктор електричних схем постійного струму в якому б можна було переходити
від схемного зображення до тривимірного. Програма не розвивається, on-line підтримки нема, зображення
низької якості.
DC
Electronics
Виробник Crescent Multimedia
http://www.crescent-multimedia.com/. Зроблено у авторському середовищі Macromedia
Authorware. У демонстраційній версії доступні перші п’ять уроків в яких
розповідається про будову атома, явища електростатики та дається загальне
уявлення про електричний струм. Уроки складаються зі слайдів, на слайдах
малюнки, анімації. У кінці шкірного уроку та модуля передбачено тестування.
JSLSOFT Optics Lab
Моделювання явищ геометричної
оптики: відбивання, заломлення, призми, лінзи та дзеркала.
Список літератури
1.
Полат Е.С., Бухаркина М.Ю. і др.
“Нові педагогічні і інформаційні технології в системі освіти.-- М.: Видавничий
центр “Академія”, 1999.
2.
Юдін В.В. Педагогічна технологія. - Ярославль, 1997
3.
Атутов П.Р. Технологія сучасної освіти / Педагогіка. 1996 — №2
4.
Гузєєв В. В. Освітня технологія: від прийому до філософії. М.: Вересень,
1996. /бібліотека журналу “Директор школи”/
5.
Еноховіч А.С. Довідник по фізиці. – М.: Освіта, 1990.
6.
Фізика-10. /Під ред. Пінського А.А. – М.:
Освіта, 1999.
7.
Орлов В.А. Шкільний курс фізики: тести і завдання. – М.: Школа-Прес, 1996.