1
ЗАПОРІЗЬКА МІСЬКА РАДА
ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ
ТЕРИТОРІАЛЬНИЙ ВІДДІЛ ОСВІТИ
ШЕВЧЕНКІВСЬКОГО РАЙОНУ
Використання інформаційних технологій
на уроках фізики та астрономії
Автор досвіду:
Легуцька Марина Арсентіївна,
Учитель фізики ,
Вища категорія, "старший учитель"
Запорізької загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів №65
Запорізької міської ради Запорізької області
Запоріжжя
2019
ЗМІСТ
1.ОБГРУНТУВАННЯ АКТУАЛЬНОСТІ ТА ПЕРСПЕКТИВНОСТІ РОБОТИ
2.. ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ПРОБЛЕМИ
3. ХАРАКТЕРИСТИКА УМОВ, У ЯКИХ ФОРМУЄТЬСЯ ДОСВІД
5.НАУКОВО – ПЕДАГОГІЧНА ІДЕЯ ДОСВІДУ
6. СУТНІСТЬ ДОСВІДУ, ЙОГО ТЕХНОЛОГІЯ
7.ПРАКТИЧНА ЗНАЧУЩІСТЬ, РЕЗУЛЬТАТИВНІСТЬ ВПРОВАДЖЕННЯ ДОСВІДУ
8. ПЕРСПЕКТИВНІСТЬ ПОДАЛЬШОЇ РОБОТИ
Інформаційне суспільство ставить перед сучасною школою декілька завдань. Процеси глобалізації, нові технології, постійно зростаючий обсяг інформації – таке оточення вимагає від людини постійного розвитку. Особистість, що не розвивається, автоматично відстає від усього світу.
Зважаючи на зміну світових тенденцій, також змінюється і парадигма шкільної освіти. Раніше основною задачею школи було надати учневі набір знань. Зараз навчально-виховний процес має на меті формування нової особистості – освіченого українця. Це всебічно розвинений, відповідальний громадянин і патріот, людина, здатна до інновацій. Зрозуміло, що для побудови такої моделі випускника від учителя вимагається застосування нових підходів.
Сучасні технології є невід’ємною частиною життя будь – якого учня, тому застосування новітніх технологій на уроках фізики та астрономії є вкрай необхідним для підтримки зацікавленості учнів. Використання новітніх технологій, елементів STEM - освіти робить уроки фізики сучасними та практично значущими. Інтегровані уроки сприяють баченню наскрізних ліній освітнього процесу, а використання інформаційно-комунікативних технологій дає можливість сформувати у учнів ставлення до Інтернет - ресурсів як до потужного інструменту навчання, розвитку та соціалізації, покращує розуміння практичної значущості фізики та астрономії. Автоматизація перевірки письмових робіт із використанням електронних засобів значно скорочує витрати часу, підвищує об’єктивність оцінювання та дозволяє застосовувати елементи дистанційного навчання.
В Українському педагогічному словнику С. Гончаренка визначення інформації в педагогіці і психології подано як зміст будь-якого повідомлення, дані про щось, які розглядаються в аспекті передачі їх у часі і просторі; вона має певний сенс, який можна зрозуміти й інтерпретувати за допомогою природної мови в процесі людського спілкування. Що і стверджує академік НАПН України Жалдак М.І., описуючи дефініцію інформації: інформація — це деяка сукупність сигналів, впливів або відомостей, яка може бути представлена різними способами в залежності від систем, які її видають та сприймають. Вона виникає в свідомості людини в результаті її власної пізнавальної діяльності.
Сучасне суспільство щодня збільшує кількість наявної в світі інформації вдвічі, отже людство, вочевидь, активно формує так зване інформаційне суспільство – спільноту, пов’язану між собою та оточуючим світом шляхом інформації та технологій для її обробки. І перед кожною людиною постає питання ефективного, раціонального впровадження та використання технологій. Процес глобалізації та інформатизації, природно, не оминув і сферу освіти. На необхідність використання інтерактивних засобів навчання та Інтернет – ресурсів на уроках фізики вказують провідні педагоги сучасності, такі як Буйницька О.П., Дворецька А.В., Ільясова Т.В., Каплун С. В. та ін.. При цьому, всі автори зазначають, що застосування подібних засобів не тільки покращує засвоєння учнями матеріалу, а й значно поліпшує психологічний аспект сприйняття таких складних предметів, як фізика та інформатика.
STEM–освіта – категорія, яка визначає відповідний педагогічний процес формування і розвитку розумово-пізнавальних і творчих якостей молоді, рівень яких визначає конкурентну спроможність на сучасному ринку праці. STEM–освіта здійснюється через міжпредметний підхід до формування навчального матеріалу. STEM-підхід в освіті ґрунтується на міждисциплінарних засадах у побудові навчальних дисциплін і окремих дидактичних елементів (інтегроване навчання відповідно до певних тем або реально існуючих проблем). Така освітня технологія має на меті комплексно формувати ключові фахові, соціальні й особистісні компетенції молоді, які визначають конкурентну спроможність на ринку праці: здатність і готовність до розв’язання комплексних задач (проблем), критичного мислення, творчості, когнітивної гнучкості, співпраці, управління, здійснення інноваційної діяльності та ін.
3. ХАРАКТЕРИСТИКА УМОВ, У ЯКИХ ФОРМУЄТЬСЯ ДОСВІД
Як було зазначено раніше, сучасний навчально-виховний процес має на меті формування нової особистості – освіченого українця. Це всебічно розвинений, відповідальний громадянин і патріот, людина, здатна до інновацій. Для того, щоб відповідати критеріям випускника нової української школи, учень має оволодіти 10 ключовими компетентностями:
Застосування інформаційних технологій на уроках фізики та астрономії розвиває, в той чи інший спосіб, всі означені компетентності. Такий підхід перетворює звичайні уроки на креативний простір, в якому всі учасники навчально-виховного процесу почуваються комфортно. Учні мають змогу оволодіти матеріалом курсу фізики, розкривши власний потенціал.
Об’єкт досвіду: інформаційні технології, що використовуються на уроках фізики та астрономії.
Предмет досвіду: програми, мобільні додатки та Інтернет-ресурси, сучасні мультимедійні прилади, які використовуються на уроках фізики.
Мета досвіду:
5.НАУКОВО – ПЕДАГОГІЧНА ІДЕЯ ДОСВІДУ
Наукова ідея досвіду полягає у активному впровадженні інформаційно-комунікативних технологій у процес викладання фізики та астрономії. Цей процес можна умовно поділити на три складові.
1. Необхідність застосування Інтернет – ресурсів та інтерактивних засобів навчання для покращення засвоєння учбового матеріалу та підвищення інтересу до навчання.
2. Застосування ефективного тайм – менеджменту під час перевірки лабораторних та контрольних робіт з фізики.
3.Ефективна реалізація проектних технологій та елементів STEM– освіти у відповідності до нових Державних стандартів.
Активне використання Інтернет – ресурсів та інтерактивних засобів навчання на інтегрованих уроках «фізика – інформатика» вирішує одночасно декілька питань:
Вказуючи переваги використання Інтернет – ресурсів при викладанні фізики та астрономії обов’язково слід зазначити практично безмежні можливості дистанційного навчання та спілкування із провідними вченими сучасності.
Ще одним не менш важливим питанням, яке з легкістю вирішує застосування Інтернет – ресурсів та інструментів, є ефективний тайм-менеджмент у роботі вчителя. В умовах, коли державою не передбачена оплата за перевірку лабораторних та контрольних зошитів з фізики, коли питання об’єктивності оцінювання постає дуже гостро, інструменти, які дозволяють автоматизувати перевірку учнівських робіт, скоротивши витрати вчительського часу та мінімізувавши людський фактор в системі «учнівська робота – оцінка» (оскільки перевірка та підбивання підсумкових балів виконується програмними засобами) є надзвичайно доречними. Крім того, у випадках, коли перевірочна робота (самостійна чи контрольна) представлена у вигляді тестів, учні мають додаткову можливість відчути себе у «атмосфері» ЗНО.
Реалізація проектної діяльності має на меті всебічний розвиток учня. Під час виконання проектів формуються базові компетентності учнів. Насамперед, це компетентність у природничих науках і технологіях та математична компетентність. Проектна діяльність передбачає групові форми роботи, які безперечно формують соціальні та громадянські компетентності. Необхідність вибору теми, ефективного розподілу завдань у групі, раціонального використання часу розвивають підприємливість. Ряд проектів з фізики мають тісний зв’язок із питаннями екології та здорового способу життя. Яскравими прикладами таких робіт є проекти, присвячені альтернативним джерелам енергії та енергії у житті людини. У першому проекті учням пропонується проаналізувати переваги та недоліки альтернативних джерел енергії, передумови та наслідки їх впровадження у нашому регіоні проживання. У другому – учні аналізують калорійність продуктів та енергетичні витрати людини, на підставі власних висновків формують рекомендації щодо раціонального харчування.
При виконанні проектів учням доводиться працювати з великим обсягом інформації, використовувати іншомовні джерела, звертатися до мультиплікаційних, художніх та науково-популярних фільмів. Така пошукова робота розвиває компетентності у сфері спілкування іноземними мовами та загальнолюдської культури. Звісно, наразі неможливо уявити собі якісний проект, створений без застосування інформаційно-комунікативних технологій. При підготовці проекту, учні використовують різноманітні програми та мобільні додатки: браузери, текстові та табличні процесори, аудіо- та відеоредактори тощо. Ефективній роботі в групі сприяє використання хмарних технологій та спільного доступу до документів.
Захист проектів розвиває вміння спілкуватись рідною мовою, формує навички ораторського мистецтва.
На всіх етапах проектної діяльності від учнів вимагається активне застосування навичок критичного мислення. Як приклад, у темі «» учням пропонується обрати фрагмент фільму чи мультфільму та обчислити «». Працюючи над цим завданням, учні мають поставити ряд питань:
Такий критичний підхід дозволяє швидко та ефективно опрацювати досить складні теми. Сама ж проектна діяльність сприяє активізації процесу самоосвіти, оскільки вимагає опрацювання досить широкого спектру питань та ресурсів.
Впровадження елементів STEM – освіти на уроках фізики та астрономії активізувалось із появою в закладі цифрової лабораторії. Використання сучасних мобільних лабораторій, що дозволяють не лише отримати дані, але й проаналізувати та візуалізувати їх, роблять урок сучасним та цікавим для учнів. Окрім навичок роботи з вимірювальними приладами, використання цифрової лабораторії також вчить дітей швидко орієнтуватись у постійно змінних умовах, вміти швидко опановувати новітні технології.
6. СУТНІСТЬ ДОСВІДУ, ЙОГО ТЕХНОЛОГІЯ
Дотримуючись вимог Держстандарту України щодо викладання фізики та інформатики як практичних наук, враховуючи пріоритетність розвитку ключових компетентностей учнів, необхідність поглиблення міжпредметних зв’язків, полікультурного розвитку дітей та підлітків, модернізації навчання, для кожної вікової групи було розроблено відповідну стратегію застосування Інтернет – ресурсів та інтерактивних засобів навчання як на інтегрованих уроках «фізика – інформатика», так і в позаурочний час.
Відповідно до віку, наявності у навчальній програмі з фізики учнівських проектів, учням сьомих класів пропонуються наступні види роботи:
Зміст навчального матеріалу з інформатики у 8 класі дозволяє будувати міцні міжпредметні зв’язки «фізика – інформатика». Так, семи електричних кіл використовуються як приклади кодування інформації. Під час вивчення учнями теми «Мультимедійні дані», вони отримують міні-проект з фізики, який потребує створення відеозвіту. Працюючи над ним, учні завантажують та обробляють відеоряди, публікують їх на відеохостингах, опановуючи практичні навички з фізики та інформатики одночасно. При вивченні блоку «програмування» учні створюють програми для розрахунку фізичних величин. Для даних учнів також пропонується виконання вправ, створених на ресурсі LearningApps.
Учні 9 класів, крім всього, зазначеного вище, виконують ще декілька специфічних видів робіт, зокрема:
В 10 класі, додатково до означених вище завдань (LearningApps.org, тести Google форм тощо) додаються вправи з більшою практичною спрямованістю:
Беручи до уваги вікові особливості учнів 11 класу, робота із впровадження Інтернет–ресурсів та інтерактивних засобів навчання проводиться в таких напрямках:
За допомогою цифрової лабораторії Einstein та додатку MiLab на уроках виконуються різноманітні демонстрації, учням пропонуються творчі пошуково-дослідницькі роботи. Такий підхід значно збільшує зацікавленість учнів до предмету, робить уроки сучасними, а домашні завдання перетворює на захоплюючі дослідження. На рисунках 1 – 3 представлений фрагмент уроку «Електричний струм, дія електричного струму». Учні складають елементарні кола за схемою, вимірюють температуру біля лампи розжарювання, з’ясовуючи принцип її роботи. Миттєва візуалізація отриманих даних дозволяє краще осягнути процеси, що відбуваються, проаналізувати їх та зробити вірні висновки.
Рисунок 1. Складання електричного кола за схемою
Рисунок 2. Використання цифрової лабораторії Einstein
Рисунок 3. Візуалізація та аналіз отриманих результатів
Для публікації завдань, отримання та зберігання учнівських робіт в практику роботи введено використання сервісу Google Classroom. Серед переваг його застосування слід відзначити дистанційність, можливість вивантаження файлів або посилань на диск, оперативність розміщення інформації, а також всі переваги хмарного зберігання документів.
Оскільки преважна кількість учнів за способом сприйняття інформації є візуалами, на уроках фізики та астрономії як елемент демонстрацій використовуються онлайн-моделі ресурсу PHET.
Таким чином, використання Інтернет – ресурсів та інтерактивних засобів навчання на уроках фізики та в позаурочних час сприяє поглибленню різноманітних компетенцій, спрощує процес засвоєння учнями матеріалу з фізики, сприяє ефективності використання можливостей інформаційних технологій, оптимізує витрати часу вчителя.
Впровадження даного досвіду має глибоко значущі наслідки, а саме:
Аналізуючи показники успішності учнів, можна побачити в динаміці покращення результатів їх навчання. Порівнюючи навчальні досягнення учнів одного і того самого класу протягом декількох років, можна прийти до висновку, що застосування інформаційно-комунікативних ресурсів, використання міжпредметного зв’язку «фізика – інформатика» дає позитивні результати. Адже за умов різноманітних та сучасних завдань кожен учень має змогу віднайти для себе оптимальний вид діяльності, який сприятиме його розвитку. Для прикладу, в таблиці 1 наведено витяг зі статистичної звітності по окремо взятому класу за останні 3 роки.
Клас(рік) |
Середній бал |
% якості знань |
% учнів з початковим рівнем |
7Б (2016-2017) |
6,5 |
60,6 |
4,8 |
8Б (2017-2018) |
6,7 |
62,4 |
4,6 |
9Б(І сем.2018-2019) |
7,4 |
66,9 |
3,9 |
На рисунку 4 представлені узагальнені результати участі учнів закладу у інтелектуальних змаганнях та конкурсах, які пропонує територіальний відділ освіти.
Крім того, учні закладу постійно приймають участь в незалежних інтелектуальних змаганнях. Так, вже 5 років поспіль учні показують стабільно високий результат у Всеукраїнському конкурсі «Левеня» (відмінний результат 15%-17%, добрий результат 54% - 56%). Цього року 86 учнів прийняли участь у олімпіаді від проекту «Всеосвіта», результати наведені у таблиці 2.
Категорія |
Кількість учнів |
Відсоток |
Диплом І ступеня |
23 |
26,7% |
Диплом ІІ ступеня |
41 |
47,7% |
Учасник |
22 |
26,6% |
Про сформованість компетентностей та розвиток технічного мислення, прагнення до сприйняття єдиної наукової картини світу свідчить те, що кожного року серед випускників закладу є ті, хто пов’язує своє життя з інженерією, фізикою та комп’ютерними дисциплінами. Ці напрямки є надзвичайно актуальними на даний момент, а формування зацікавленості в даних науках формується саме на уроках фізики, астрономії та інформатики. Отже, вкрай важливо зробити їх пізнавальними та продуктивними.
Застосування вказаних технологій протягом всього терміну навчання сприяє кращому розумінню наступності середньої та старшої школи, глибини та значущості міжпредметних зв’язків.
Крім того, різноманітність та доступність завдань сприяють створенню ситуації успіху та дозволяють кожному учню максимально виявити свої здібності, що відображається в позитивних оцінках з обох предметів.
Застосування подібних форм контролю та оцінювання учнів сприятиме підвищенню об’єктивності оцінювання та ефективному розподілу часу вчителя та учнів.
Прогнозовані результати досвіду не раз були предметом розгляду зборів педагогічного колективу, засідань окремих методичних об’єднань. Інші вчителі – предметники виявили зацікавленість у впровадженні даного досвіду в своїй подальшій роботі, оскільки він є сучасним та відносно невитратним в плані людських ресурсів та відповідає вимогам часу. Вчителі інших предметів в умовах застосування даного досвіду можуть і не володіти глибокими знаннями інформаційних технологій, оскільки в даному випадку технічний бік забезпечується вчителем інформатики.
8. ПЕРСПЕКТИВНІСТЬ ПОДАЛЬШОЇ РОБОТИ
Зважаючи на те, як інформаційні технології з кожним днем відіграють все більшу роль у житті людини, очевидним і прогнозованим буде подальше впровадження інформаційно-комунікативних технологій на уроках фізики та астрономії. Серед ключових перспектив подальшої роботи у обраному напрямку можна виділити такі:
ДОДАТКИ
Зразок кросворду, складеного учнем 7 класу в Microsoft Excel
Зразок завдання, розміщеного на ресурсі LearningApps.org
Зразки контрольних тестів, створених із використанням Google форм
Зразок колективного проекту
Зразки ілюстрованих словників
Зразки графіків ізопроцесів, створених в Microsoft Excel
Приклад електричного кола, створеного в Electronics Workbench та
приклад фрагмента практичної роботи в Stellarium