Использование технологий интерактивного обучения на уроках физики

Важнейшей задачей образовательного учреждения, в том числе и преподавания физики, является формирование личности, способной ориентироваться в потоке информации в условиях непрерывного образования. Осознание общечеловеческих ценностей возможно только при соответствующем познавательном, нравственном, этическом и эстетическом воспитании личности. В связи с этим первую цель можно конкретизировать более частными целями: воспитание у школьников в процессе деятельности положительного отношения к науке вообще и к физике в частности; развитие интереса к физическим знаниям, научно–популярным статьям, жизненным проблемам. Физика является основой естествознания и современного научно–технического прогресса, что определяет следующие конкретные цели обучения: осознание учащимися роли физики в науке и производстве, воспитание экологической культуры, понимание нравственных и этических проблем, связанных с физикой.

При обучении физики студентов первого курса преподаватель нередко сталкивается со следующими трудностями, связанные с тем, что обучение в средней школе может производиться в различных классах с разным изучением этого предмета, специализированных школах, лицеях и коллежах:

-          учащиеся не могут представить некоторых явлений, таких как явления микромира и мира с астрономическими размерами;

-          при изучении некоторого материала изучение его затрудняется незнанием учащимися математического аппарата, с помощью которого материал может быть изучен на высоком теоретическом уровне (например, незнание основ дифференциального и интегрального исчислений при изучении механики);

-          для изучения явления в школе не может использоваться какое–либо оборудование по причине его дороговизны, громоздкости или небезопасности (например, явления ядерной и квантовой физики);

-          явление вообще нельзя наблюдать (например, демонстрация CPT–симметрии).

Обычно подобные вещи в школе представлены либо на низком научном уровне, то есть объясняются «на пальцах», либо вообще не изучаются, что, безусловно, сказывается на уровне подготовки учеников.

Многие из преподавателей по–разному решают ряд этих сложившихся проблем. Когда непосредственное изучение каких–либо явлений оказывается невозможным, изучаемый объект заменяют его моделью, т.е более простым и доступным для изучения объектом, но находящимся в некотором соответствии с оригиналом. Моделирование может помочь при проведении лабораторных, вычислительных заданий и практикумов.

Моделирование возможно производить по следующим направлениям:

-          показ модельных демонстраций;

-          проведение модельных лабораторных работ;

-          организация занятий по моделированию физических явлений с помощью конструктора;

-          использование задач на нахождение решения численными методами.

Исследование знаковых, в частности, математических, моделей также можно рассматривать как некоторые эксперименты («эксперименты на бумаге», умственные эксперименты). Это становится особенно очевидным в свете возможности их реализации средствами электронной вычислительной техники. Один из видов модельного эксперимента–модельно–кибернетический эксперимент, в ходе которого вместо «реального» экспериментального оперирования с изучаемым объектом находят алгоритм, программу его существования, который и оказывается своеобразной моделью поведения объекта. Вводя этот алгоритм в цифровую ЭВМ и, как говорят, «проигрывая» его, получают информацию о свойствах объекта в определенной среде, о его функциональных связях с меняющейся «окружающей средой».

Именно поэтому при обучении физике большую роль, на мой взгляд, играет технология интерактивного обучения (ТИО).

Применение ТИО позволяет учителю соединить деятельность каждого школьника (возникает целая система взаимодействий: учитель–учащийся, учитель–класс, учащийся–класс, учащийся–учащийся, группа–группа), связать его учебную деятельность и межличностное познавательное общение.

Каждый учитель может самостоятельно придумать новые формы работы с классом. При этом, технологий интерактивного обучения существует огромное количество.

С другой стороны, одно из приоритетных направлений информатизации современного общества является информатизация образования — процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования современных–новых информационных технологий, ориентированных на реализацию психолого–педагогических целей обучения, воспитания.

Компьютер, как средство обучения, способствует развитию творческого потенциала обучаемого, способностей к коммуникативным действиям, навыков экспериментально–исследовательской работы; культуры учебной деятельности; повышению эффективности и качества учебно–воспитательного процесса.

Внедрение в технологии компьютерного обучения мультимедийных образов позволяет надеяться на использование всех важнейших способностей восприятия человека: сокращение времени обучения на 40 % и повышается эффективность обучения на 30 %.

Flash–анимация (применительно к учебному процессу)–это небольшой учебный ролик, в котором с помощью подвижных изображений, схем, подписей и дикторского текста изложен фрагмент изучаемого материала.

Анимации, используются для иллюстрации физических явлений, процессов. Так же встречаются, для применения в учебном процессе анимации, которые имеют синхронизированное дикторское сопровождение, это даёт возможность использовать анимации при объяснении нового материала учителем или проводить учащимся самостоятельное изучение нового материала. Существует целый ряд анимаций, которые можно использовать для закрепления и проверки знаний, например, вызывая ученика прокомментировать происходящее на экране. По ходу проигрывания анимации актуально использование всплывающих подсказок, а также выделение цветом или подсвечиванием частей экрана или рисунков, т. е. тех фрагментов, на которых необходимо сконцентрировать внимание школьников.

Для повышения эффективности учебного процесса сюжеты анимации разбиты на части, и предоставлена возможность выбора режима проигрывания сюжета–с остановкой на ключевых кадрах или без остановки. Работа с анимацией в режиме остановки на ключевых кадрах даёт возможность учителю сделать дополнительные комментарии или дать возможность учащимся сделать записи в тетрадях, а также этот режим позволяет несколько раз проигрывать наиболее сложные фрагменты анимации без особых сложностей поиска необходимого фрагмента сюжета.

Работа с анимацией в компьютерном классе может быть основой для индивидуальных заданий разной степени сложности. В этом случае могут предлагаться учащимся разные формы работы: описать процесс или явление, ответить на вопросы к анимации, сформулированные учителем перед просмотром, или предложить учащимися составить собственные вопросы или опорные конспекты просматриваемой анимации. Ряд разработанных анимаций интерпретируют лабораторные эксперименты, которые не всегда удаётся провести в аудитории, и тем более в домашних условиях.

Если технологические возможности сопровождены соответствующей методикой использования, то это делает преподавание предмета более привлекательным как для учителей, так и для учеников, может облегчить труд учителя, освободить его от рутинной работы на всех трех этапах обучения. Так на этапе объяснения нового материала можно использовать следующие анимации:

-          анимации короткие (упрощённые)–«ожившие картинки», показывающие короткую динамику процесса. Могут содержать всплывающие подписи, выделение отдельных частей, сопроводительный текст диктора или быть интуитивно ясными в силу понятности содержания первого кадра и названия объекта;

-          анимации сюжетные–аналоги традиционных фрагментов «мультфильмов», включавшихся в учебные кино– и видеофильмы для иллюстрации механизмов тех или иных биологических процессов, в том числе микромира. В подобных анимациях облегчена остановка и переход к нужному фрагменту, за счёт синхронизированного звукового сопровождения;

-          интерактивные модели–анимация, ход которой зависит от задаваемых начальных условий. К этому типу объектов можно отнести интерактивные таблицы (когда фрагменты могут «оживать» в короткие анимации или укрупняться с появлением новых деталей);

-          интерактивные рисунки–упрощённый вариант интерактивных моделей. При подведении курсора к такому рисунку отдельный объект или часть объекта выделяется подсвечиванием или изменением цвета, и всплывает его название.

На этапе закрепления, можно использовать задания с выборов ответа, которые помимо текста могут содержать рисунки, а также фотографии, видео–и анимационные фрагменты. Задания с использованием фото, видео и анимации — переводят фото–, видео и анимационные объекты из категории иллюстраций в категорию обучающих материалов.

Все перечисленные интерактивные обучающие программы и методы работы с ними, в преподавании физики могут быть использованы для создания заданий, связанных с экспериментом, обработкой экспериментальных данных и для сопоставления информации, представленной в различных видах, т. е. для усвоения методов познания, включённых в образовательный стандарт по физике.

Литература:

1.                  Оспенникова Е. В., Худякова А. В. Работа с компьютерными моделями на занятиях школьного физического практикума //Современный физический практикум: Тезисы докл. 8–й конференции стран Содружества. — М.: 2004. — с. 246–247.

2.                  Чирцов А. С. Физико–математическое образование и компьютерные технологии — почти двадцать лет спустя //Журнал «Компьютерные инструменты в школе», Санкт–Петербург: «Информатизация образования», с. 13–20, 1998.