ИТО-Ростов-2006 / Секция II / Подсекция 2 : только публикация 

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОБЛЕМНО-ПОИСКОВЫХ МЕТОДОВ НА УРОКАХ ФИЗИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Акимов Максим Дмитриевич

МОУ СОШ №9 г. Сальска Ростовской области

задать вопрос автору

Профилизация средней школы требует активного внедрения новых форм и методов обучения. Концепция современного образования ставит перед школой ряд проблем, решение которых, зачастую, невозможно без повсеместного внедрения новых компьютерных технологий в обучение. В течение ряда лет работы в профильном физико-математическом классе нами были  апробированы различные технологии обучения. Одной из наиболее продуктивных, в старшем звене, служит технология проблемно-поискового обучения с элементами исследовательской деятельности учащихся. Реализация этой образовательной технологии опирается на активную исследовательскую работу учащихся с лабораторным оборудованием. В настоящее время не может быть споров и сомнений в том, что при обучении физике  обязательно широкое применение эксперимента. В ходе эксперимента не только воспроизводится изучаемое явление, процесс или закон, но и исследуется его зависимость от сопутствующих условий и параметров, характеризующих эти условия, производятся необходимые измерения. В процессе эксперимента происходит активное вмешательство исследователя в ход явления с целью постижения его сущности.

Не секрет, что оборудование в большинстве школ физически и морально устарело и не отвечает современному уровню развития техники и технологий. Использование устаревшего оборудования снижает интерес учащихся к предмету, так как они не видят применения полученным навыкам работы с приборами в современной жизни, наполненной новыми цифровыми устройствами.  Одним из способов решения этой проблемы, на нынешнем этапе,  стало применение ИКТ в образовательном процессе.  Опыт моей работы в этом направлении позволяет выделить ряд преимуществ внедрения в образовательный процесс информационных технологий:

  1. Возможность демонстрации экспериментов или физических процессов, которые невозможно осуществить в рамках школьной лаборатории, по причинам:
  2. Использование интерактивных моделей позволяет учащимся самим проводить разнообразные опыты и решать экспериментальные задачи;
  3. Решает вопрос с отсутствием или нехваткой необходимого лабораторного оборудования  в ситуациях, где виртуальный эксперимент способен заменить реальный физический;
  4. Позволяет разнообразить процесс обучения, что  повышает интерес у учащихся к учебе;
  5. Позволяет реализовать интеграцию образовательных областей, таких как, физика, информатика,  математика и др. при которой учащиеся могут применять свои знания и навыки в различных дисциплинах;
  6. Моделирование физических процессов  их расчет и анализ с помощью компьютера;
  7. В перспективе,— использование интерфейсных блоков, сопрягаемых с ЭВМ, и датчиков физических величин для демонстрационного и лабораторного учебного эксперимента, что  модернизирует традиционное физическое оборудования для выполнения демонстрационного и лабораторного эксперимента.

Конечно же, для реализации всех этих преимуществ внедрения компьютерных технологий необходимо техническое и программное обеспечение. К сожалению, компьютерами, на данный момент,  оснащен только один кабинет в школе – кабинет информатики, что, конечно же, вызывает определенные трудности с использованием компьютерного оборудования. Что касается программного обеспечения, то сегодня имеется большое количество доступных программ, начиная от обычных электронных учебников по физике и заканчивая целыми  образовательными комплексами, включающими в себя: теоретический материал по предмету, мультимедиа презентации, интерактивные модели  физических процессов и экспериментов, лабораторные работы с использованием ПК, наглядные пособия, таблицы и тесты. Так, например, для своей работы активно использую программы:

1 С: Школа  «Библиотека наглядных пособий»; программу Физикона — «Открытая физика», физика 7-11 класс; Институт новых технологий образования и разработчик Knowledge Revolution — «Живая физика»; «Кирилл и Мефодий» — «Библиотека электронных наглядных пособий», физика 7-11 класс.

Проблемно-поисковые технологии наиболее успешно применяются в работе с интерактивными компьютерными моделями физических процессов или моделями физических устройств.  Речь идет о физических моделях или так называемых, натурных моделях  которые положены в основу моделирования физических процессов с помощью компьютера.

Эксперимент с компьютерными моделями в физике  состоит в том, что описание реального объекта осуществляется на языке соответствующего языка математики. Математическое описание является важной частью модели, позволяющее локализовать влияние отдельных факторов, изучать их последовательно, в зависимости от интенсивности их воздействия. Это дает возможность проводить качественный анализ воздействия на физическую систему в широких пределах, изучать «перераспределение ролей» различных факторов при изменениях системы. Естественно, что такое описание модели позволяет делать количественные оценки поведения системы и сравнивать их с экспериментальными данными.

Зачастую математически модель содержит параметры, определение которых возможно только при сравнении расчетов с экспериментом. Обобщенная схема физическая система - физическая модель - математическая модель позволяет исследовать широкий класс физических явлений и процессов.

  ЭВМ принципиальным образом изменили, прежде всего, саму постановку эксперимента, позволив многократно сократить сроки проведения циклов измерений и обработки результатов.  В настоящее время существует множество моделирующих программ, носящих название программных педагогических средств или программно-методических комплексов, разработанных практически по всем разделам  школьного курса физики.

Одним из аспектов работы по внедрению современных ИКТ в образовательный процесс стала разработка совместно с учителем информатики Донсковой Г.В. МОУ СОШ №9 интегрированного элективного курса «МИФ» (математика, информатика, физика) для учащихся профильного физико-математического класса. Данный курс, помимо широкой интеграции образовательных дисциплин, является практическим приложением курса физики, где отрабатываются  навыки работы с интерактивными физическими моделями, ставятся различные эксперименты, направленные на исследование той или иной физической проблемы с использованием математических расчетов самостоятельно составленных учащимися компьютерных программ.

Для реализации методики проведения компьютерного физического эксперимента, нами был создан комплекс программно-физического оборудования включающего: интерактивную модель колебательного контура, звуковой генератор, Microsoft Excel.  Школьники изучали зависимость периода и частоты колебаний от индуктивности катушки и электроемкости конденсатора, проверяли зависимость тремя способами: на основе математической и компьютерной моделях и по расчетам в табличном электронном редакторе.

Итогом подобной работы  служит более глубокое понимание учащимися сущности физических явлений, способность самостоятельно ставить перед собой проблему и находить пути её решения, выдвигать гипотезы и проверять их экспериментально.  Компьютер используется не только как средство обучения, но и как универсальный физический прибор, позволяющий не просто находить нужную информацию, но и ставить ряд уникальных физических опытов. Конечно, компьютер не может,  да и не должен полностью заменять реальный физический эксперимент на уроках и работу учащихся с приборами «вживую». Никакая красивая картинка на экране монитора не заменит физический эксперимент, произведенный своими руками.  Однако, применение современных ИКТ на уроках физики раскрывает новые возможности в обучении, позволяет развивать творческие способности учащихся, активизировать  познавательную деятельность и повышать мотивацию к обучению.