ВЛИЯНИЕ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
НА МЕТОДИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ
Смирнова Елена Михайловна, учитель физики
средней общеобразовательной школы № 1
г. Пошехонье
В настоящее время уже доказана эффективность новых информационных технологий (НИТ) обучения школьников различным учебным предметам, в том числе и физике. Наиболее существенным достоинством новых информационных технологий является то, что их применение позволяет сделать процесс обучения личностно ориентированным, ставить и решать новые, нетрадиционные образовательные задачи (формирование и развитие исследовательских, информационных, коммуникативных и других умений учащихся, развитие их мышления и способностей, формирование модельных представлений и т.д.).
Использование новых информационных технологий в обучении позволяет рассматривать школьника как центральную фигуру образовательного процесса и ведет к изменению стиля взаимоотношений между его субъектами. При этом учитель перестает быть основным источником информации и занимает позицию человека, организующего самостоятельную деятельность учащихся и управляющего ею. Его основная роль состоит теперь в постановке целей обучения, организации условий, необходимых для успешного решения образовательных задач. Таким образом, ученик учится, а учитель создает условия для учения, и авторитарная по своей сути классическая образовательная технология принуждения трансформируется в личностно-ориентированную.
Применение средств новых информационных технологий в учебном процессе позволяет таким образом перестроить традиционную методическую систему обучения, что она становится полностью инновационной. Как известно, методическая система включает в себя цели, содержание, методы средства, организационные формы обучения и контроль достижения учащимися целей обучения (схема 1). Подобный системный подход применим не только к учебному процессу, например по физике, в целом, но и к отдельному уроку. Рассмотрим влияние применения средств новых информационных технологий на методическую систему обучения физике.
Использование новых информационных технологий позволяет наряду с традиционными целями обучения в целом и целями урока (формирование знаний, практических умений) ставить и такие цели, достижение которых возможно лишь в этом случае. Так, появляются возможности для решения задачи формирования у учащихся умения осуществлять исследовательскую деятельность, используя компьютерный модельный эксперимент, формировать у них информационные умения, представления о границах применимости модельного эксперимента.
Новыми являются не только сами цели (умение свободно работать на компьютере с моделями и др.), но и характер их постановки (…способствовать формированию…, создать условия для осознания…). Важной целью, меняющей характер деятельности учащихся на уроке, является цель формирования у них исследовательских умений.
На смену информационно-иллюстративному типу обучения приходит урок проблемно-поискового типа и в структуре урока доминирует самостоятельная поисковая деятельность учащихся.
При этом существенным образом изменяются задачи и роль учителя на уроке.
Учитель рассматривается как организатор учебного процесса, человек, который создает определенные условия для того, чтобы деятельность учащихся была успешной.
Структура каждого урока имеет свои особенности, возникающие в связи с влиянием разных факторов: и темы урока, и целей урока, и специфики контингента учащихся, и наличия материальной базы. Однако можно выделить некую общую структуру уроков, на которых используются новые информационные технологии для организации самостоятельной исследовательской деятельности учащихся:
§ Актуализация знаний и умений; мотивация учения.
§ Постановка познавательной задачи или проблемы.
§ Исследовательская, самостоятельная деятельность учащихся.
§ Обсуждение результатов работы.
§ Выводы.
§ Подведение итогов урока (рефлексия).
Такая структура не является абсолютно новой, она использовалась учителями-новаторами и раньше, однако, в данном случае она четко соответствует поставленным целям, поскольку выделены такие этапы, как постановка познавательной задачи, исследовательская деятельность, обсуждение результатов работы.
Основным методом обучения является исследовательский, предполагающий самостоятельное формулирование учащимися проблемы, выдвижение гипотез, разработку плана эксперимента, подбор приборов, осуществление эксперимента, формулирование выводов. Следует отметить, что не на всех уроках он может быть реализован в полной мере и последовательно. Чаще имеет место частично-поисковый метод обучения, поскольку некоторые этапы деятельности учащихся достаточно жестко управляются учителем.
Использование компьютера и соответствующие новые методические приемы обучения позволяют решать такие образовательные задачи, которые традиционные образовательные технологии решить не могут. Это, в частности, формирование у учащихся представлений о роли и границах применимости моделей и модельного эксперимента, соответственно о преимуществах натурного эксперимента перед модельным. Это также формирование представлений о направлениях повышения точности модельного эксперимента и развитии и уточнении моделей, используемых в физике.
При проведении уроков с использованием информационных технологий новыми средствами обучения являются компьютер, программно-педагогические средства и сопряженные с компьютером датчики, позволяющие рассматривать компьютер как элемент экспериментальной установки (лаборатория L-micro).
Помимо этого, проведение исследовательской экспериментальной работы требует создания специальных средств обучения на печатной основе. Таким средством являются, например, так называемые рабочие листы. Структура некоторых из них не предполагает жёсткого управления работой учащихся. Примером может служить рабочий лист «Соединение проводников». Как видно из приведённого примера, рабочий лист задаёт лишь общий порядок деятельности учащихся, но не указывает какие действия и как учащиеся должны выполнять. Они сами должны определить цель работы, сформулировать гипотезы, описать результаты наблюдений и т.д.
Примером рабочего листа, предполагающего более жёсткое управление деятельностью учащихся, является рабочий лист «Сборка электрической цепи и измерение силы тока и напряжения на различных участках цепи». Данный рабочий лист более жёстко регламентирует деятельность учащихся, но и в этом случае они выполняют исследование, в результате которого ученики должны подтвердить или опровергнуть выдвинутые ими гипотезы.
Поскольку использование средств новых информационных технологий существенно расширяет систему ученического физического эксперимента и позволяет сравнивать результаты, полученные при использовании физических приборов и компьютерных моделей, то появляется возможность организовать групповую работу. В данном случае такая форма организация обучения является не только оправданной, но и вполне естественной, поскольку разные группы учащихся работают с разными средствами обучения и имеют возможность сравнить полученные результаты, а также достоинства и недостатки используемых средств обучения
Контроль достижения учащимися целей обучения осуществляется как в конце урока, так и по ходу урока. Новые цели обучения требуют и изменения содержания контроля. В ходе урока фиксируются умения работать с компьютером, выполнять исследование (ставить цель, выдвигать гипотезы, планировать эксперимент, выполнять измерения, делать выводы), участвовать в дискуссии, отстаивать свою точку зрения. Помимо этого, контроль достижения учащимися целей обучения может быть проведен в конце урока с использованием, как традиционной методики, так и компьютера при наличии соответствующих контролирующих программно-педагогических средств.
Таким образом, использование средств новых информационных технологий на уроках физики для решения различных дидактических задач, приводит к изменениям во всех элементах методической системы. Оно позволяет ставить новые цели обучения, усилить процессуальную компоненту урока и изменить его структуру, использовать инновационные методические приемы, средства и организационные формы обучения.
Компьютерные модели, разработанные компанией «ФИЗИКОН», легко вписываются в урок и позволяют учителю организовать новые нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся. В качестве примера приведём три вида уроков с использованием компьютерных моделей:
1. Урок
решения задач с последующей компьютерной проверкой.
Учитель предлагает учащимся для самостоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания индивидуальные задачи, правильность решения которых они смогут проверить, поставив компьютерные эксперименты. Самостоятельная проверка полученных результатов при помощи компьютерного эксперимента усиливает познавательный интерес учащихся, делает их работу творческой, а в ряде случаев приближает её по характеру к научному исследованию. В результате многие учащиеся начинают придумывать свои задачи, решать их, а затем проверять правильность своих рассуждений, используя компьютерные модели. Учитель может сознательно побуждать учащихся к подобной деятельности, не опасаясь, что ему придётся решать «ворох» придуманных учащимися задач, на что обычно не хватает времени. Более того, составленные школьниками задачи можно использовать в классной работе или предложить остальным учащимся для самостоятельной проработки в виде домашнего задания.
2. Урок–исследование
Учащимся предлагается самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель, и получить необходимые результаты. Тем более, что многие модели позволяют провести такое исследование буквально за считанные минуты. Конечно, учитель формулирует темы исследований, а также помогает учащимся на этапах планирования и проведения экспериментов.
3. Урок
– компьютерная лабораторная работа
Для проведения такого урока необходимо, прежде всего, разработать соответствующие раздаточные материалы, то есть бланки лабораторных работ. Задания в бланках работ следует расположить по мере возрастания их сложности. Вначале имеет смысл предложить простые задания ознакомительного характера и экспериментальные задачи, затем расчетные задачи и, наконец, задания творческого и исследовательского характера. При ответе на вопрос или при решении задачи учащийся может поставить необходимый компьютерный эксперимент и проверить свои соображения. Расчётные задачи учащимся рекомендуется вначале решить традиционным способом на бумаге, а затем поставить компьютерный эксперимент для проверки правильности полученного ответа.
Отметим, что задания творческого и исследовательского характера существенно повышают заинтересованность учащихся в изучении физики и являются дополнительным мотивирующим фактором. По указанной причине уроки последних двух типов особенно эффективны, так как ученики получают знания в процессе самостоятельной творческой работы. Ведь эти знания необходимы им для получения конкретного, видимого на экране компьютера, результата. Учитель в таких случаях является лишь помощником в творческом процессе формирования знаний.
Удобно использовать компьютерные модели в демонстрационном варианте при объяснении нового материала или при решении задач. Согласитесь, что гораздо проще и нагляднее показать, как тело движется при наличии положительной начальной скорости и отрицательного ускорения, используя модель «Равноускоренное движение тела» компьютерного курса «Открытая Физика», чем объяснять это при помощи доски и мела.
В процессе работы с мультимедийными курсами ООО «ФИЗИКОН» были предложены следующие виды заданий к компьютерным моделям:
1. Ознакомительное
задание
Это задание предназначено для того, чтобы помочь учащимся понять назначение модели и освоить её регулировки. Задание содержит инструкции по управлению моделью и контрольные вопросы.
2. Компьютерные
эксперименты
После того как компьютерная модель освоена, имеет смысл предложить учащимся 1-2 эксперимента. Такие эксперименты позволяют учащимся глубже вникнуть в физический смысл происходящего на экране.
3. Экспериментальные
задачи
Далее можно предложить учащимся экспериментальные задачи, то есть задачи, для решения которых необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент. Как правило, учащиеся с особым энтузиазмом берутся за решение таких задач. Несмотря на кажущуюся простоту, такие задачи очень полезны, так как позволяют учащимся увидеть живую связь компьютерного эксперимента и физики изучаемых явлений.
4. Расчётные
задачи с последующей компьютерной проверкой
На данном этапе учащимся уже можно предложить 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. Следует отметить, что, если эти задачи решаются в компьютерном классе, то время, отведённое на решение любой из задач, не должно превышать 5-8 минут. В противном случае, использование компьютера становится мало эффективным. Задачи, требующие более длительного времени для решения, имеет смысл предложить учащимся для предварительной проработки в виде домашнего задания и/или обсудить эти задачи на обычном уроке в кабинете физики, и только после этого использовать их в компьютерном классе.
5. Неоднозначные
задачи
В рамках этого задания учащимся предлагается решить задачи, в которых необходимо определить величины двух параметров, например, в случае бросания тела под углом к горизонту, начальную скорость и угол броска, для того чтобы тело пролетело заданное расстояние. При решении такой задачи учащийся должен вначале самостоятельно выбрать величину одного из параметров с учётом диапазона, заданного авторами модели, а затем решить задачу, чтобы найти величину второго параметра, и только после этого поставить компьютерный эксперимент для проверки полученного ответа. Понятно, что такие задачи могут иметь множество решений.
6. Задачи
с недостающими данными
При решении таких задач учащийся вначале должен разобраться, какого именно параметра не хватает для решения задачи, самостоятельно выбрать его величину, а далее действовать, как и в предыдущем задании.
7. 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. На первых порах это могут быть задачи, составленные по типу уже решённых на уроке, а затем и нового типа, если модель это позволяет.
8. Исследовательские
задания
Наиболее способным учащимся можно предложить исследовательское задание, то есть задание, в ходе выполнения которого им необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности. Самым сильным ученикам можно предложить самостоятельно сформулировать такие закономерности. Заметим, что в особо сложных случаях, учащимся можно помочь в составлении плана необходимых экспериментов или предложить план, заранее составленный учителем.
9. 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.
10. Качественные
задачи
Некоторые модели вполне можно использовать и при решении качественных задач. Такие задачи или вопросы, конечно, лучше сформулировать, поработав с моделью, заранее.
При регулярной работе с компьютерным курсом из придуманных заданий имеет смысл составить компьютерные лабораторные работы, в которых вопросы и задачи расположены по мере увеличения их сложности. Разработка лабораторных работ – занятие достаточно трудоёмкое, но именно такие работы дают наибольший учебный эффект.