Департамент освіти і науки 

Чернівецької обласної державної адміністрації

 

Вище професійне училище № 3

 

 

 

 

 

Формування інформаційноцифрової компетентності на

уроках фізики та астрономії

(методична розробка)

 

 

 

 

 

 

 

 

м. Чернівці 2019 р.

Департамент освіти і науки  Чернівецької обласної державної адміністрації

 

Вище професійне училище № 3

 

 

 

 

 

 

 

           

 

 

 

Формування інформаційноцифрової компетентності на

уроках фізики та астрономії

(методична розробка)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м. Чернівці, 2019 р.

 

УДК  53.01 

ББК 22.3 

    C – 3 

 

Розглянуто на засіданні методичної комісії природничо-математичних дисциплін ВПУ № 3  м. Чернівці

Протокол №   5      від    9    січня     2019 р.

Голова методичної комісії  __________ Н.В. Павлюк

 

Автор:	Савчук-Баловсяк Г. Д., викладач фізики та астрономії ВПУ № 3 м. Чернівці, спеціаліст вищої категорії, викладач-методист
Рецензент:	Малик І.В., докт. фіз.-мат. наук, доцент кафедри математичних проблем управління  і кібернетики Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича

С – 3 Формування інформаційно-цифрової компетентності на  уроках фізики та астрономії : методична розробка / СавчукБаловсяк Г. Д. – Чернівці : Видавничий дім „РОДОВІД”, 2019. –

52 с.

 

У методичній розробці запропоновано рекомендації щодо формування інформаційно-цифрової компетентності учнів на уроках фізики та астрономії, розглянуто основи використання комп’ютерних технологій під час проведення фізичних віртуальних експериментів, описано способи застосування мультимедійних дошок і відеокамер, міжпредметних зв’язків, що сприяє активізації пізнавального інтересу учнів. Методична розробка може бути успішно використана викладачами фізики та астрономії при плануванні та проведенні уроків з використанням комп’ютерних технологій. Для викладачів професійно-технічних навчальних закладів.

 

ББК 22.3

 

                          © Вище професійне училище № 3 м. Чернівці, 2019

                          © Савчук-Баловсяк Г. Д., 2019

ЗМІСТ

 

ПЕРЕДМОВА ............................................................................................ 4

ВСТУП ....................................................................................................... 5

1.   РОЗВИТОК ПІЗНАВАЛЬНИХ ІНТЕРЕСІВ УЧНІВ ПІД ЧАС 

ВИВЧЕННЯ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ .............................................. 7

1.1.   Активізація пізнавального інтересу учнів……….…………. 7

1.2.   Використання міжпредметних зв’язків для розвитку   пізнавального інтересу учнів ………..…………..……………… 9

2.   ЗАСТОСУВАННЯ КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 

НА УРОКАХ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ …………………….…...... 13

3.   ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ УРОКІВ ФІЗИКИ ТА

АСТРОНОМІЇ ………………………………………………………..... 15

3.1.   Основні характеристики програмних педагогічних засобів..15 3.2. Значення педагогічних програмних засобів під час  організації освітнього процесу з фізики та астрономії.………… 16 3.3. Методика використання інформаційних технологій  під час вивчення фізики та астрономії ………..…….…….…….. 17 4. ПРИНЦИПИ ЗАСТОСУВАННЯ ІНТЕРАКТИВНОЇ ДОШКИ 

НА УРОКАХ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ ………………….……..… 28

4.1.   Короткий опис інтерактивної дошки ……………….....…… 28

4.2.   Застосування інтерактивної дошки на уроках фізики

 та астрономії ……………………………………………...…..….. 30

ВИСНОВКИ ............................................................................................ 40

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ........................................ 42

ДОДАТКИ ............................................................................................... 43

Додаток А. План уроку фізики …………………………………. 43

ПЕРЕДМОВА

 

Дана методична розробка присвячена розвитку пізнавальних інтересів учнів під час вивчення фізики й астрономії шляхом застосування сучасних інформаційних технологій та формуванню їх інформаційно-цифрової компетентності.

У ній описано та коротко проаналізовано:

1.                  Розвиток пізнавальних інтересів учнів під час вивчення фізики та астрономії.

2.                  Застосування комп’ютерних технологій на уроках фізики та астрономії.

3.                  Програмне забезпечення уроків фізики та астрономії.

4.                  Принципи застосування інтерактивної дошки на уроках фізики та астрономії.

 Розглянуто         деякі          засоби        інтенсифікації    процесів інтелектуального розвитку учнів, озброєння їх системою знань та прийомів розумової діяльності, питання використання міжпредметних зв’язків, комп’ютерних технологій на уроках фізики та астрономії. Показано, що фізика є найважливішим джерелом знань про навколишній світ, основою науково-технічного прогресу, одним із компонентів людської культури. 

 У роботі охарактеризовані різноманітні прийоми активізації пізнавальної та розумової діяльності учнів на уроках фізики та астрономії. Згадані прийоми пробуджують, підтримують стійкий інтерес до предмету, природну допитливість учнів, сприяють закріпленню, поглибленню їх знань.

Вміле застосування цих засобів пожвавлює урок, надає йому привабливої окраси,  викликає бажання пізнавати нове, невідоме, створює психологічні передумови сприймання нового матеріалу; дозволяє провести урок, який відповідає вимогам до сучасного уроку фізики та астрономії.

У методичній розробці розглянуто деякі форми використання педагогічного програмного забезпечення і комп’ютерної техніки, зокрема, мультимедійної дошки, під час вивчення фізики та астрономії з поясненнями та рекомендаціями; наведено відповідні приклади, які містять 22 рисунки. 

ВСТУП

 

Сучасний учень для активної життєдіяльності в суспільстві має володіти певною сумою знань, умінь, навичок. Потреби господарської діяльності й розумового розвитку довели необхідність фізикоматематичної підготовки. Тому предмети природничо-математичного циклу, зокрема фізика та астрономія, стали невід’ємною частиною освітнього процесу.

Зміст навчального предмета «фізика та астрономія» є основною частиною і найвагомішою складовою цілісної природничо-наукової освіти учнів. Вагомість предмета зумовлена тим, що дана дисципліна є винятково важливим науковим засобом пізнання й розуміння матеріальної основи реального світу. Досягнення комплексу фізичних наук лежать в основі сучасної техніки і технологій.

Оскільки багато учнів не усвідомлюють світоглядної значущості змісту курсу фізики та астрономії, то це спонукає викладача до постійних пошуків раціональних шляхів організації навчання, відкриття його об’єктивних закономірностей, які знайшли б своє відображення в принципах і методах навчання.

Важливо, щоб під час навчання учням був зрозумілим зміст та практична необхідність вивченого матеріалу з курсу фізики та астрономії, його значимість та зв’язок з оточуючою дійсністю, щоб кожен учень на своєму рівні міг побачити перспективу професійного застосування набутих знань.

У сучасних умовах треба удосконалювати зміст викладання, урізноманітнювати методи, форми навчальних знань, висувати на перший план активні форми навчання, залучати учнів до самостійної роботи з книжкою, підручником, педагогічним програмним забезпеченням. Підвищення ефективності уроків фізики та астрономії можливе за допомогою різних прийомів активізації пізнавальної діяльності учнів: проблемне навчання, демонстраційний, віртуальний та фронтальний експеримент, експериментальні задачі, творчі завдання, навчальні проекти, самостійні роботи учнів.

Застосування нових інформаційних технологій навчання (НІТН) є одним з головних шляхів активізації освітнього процесу вивчення фізики та астрономії, оскільки дозволяє ефективніше використовувати творчий потенціал учнів, відкриває ширші можливості для їх самореалізації [1-4].

Формування в учнів інформаційно-цифрової компетентності є актуальною проблемою сьогодення. Це є однією із прогресуючих тенденцій подальшого розвитку освіти в цілому і фізичної освіти зокрема. При цьому процес навчання є інтерактивним, викладач залишається центральною фігурою освітнього процесу, бо має можливість керувати процесом відображення інформації.

З метою досягнення вказаних цілей створюються педагогічні програмні засоби (ППЗ) та педагогічні програмні розробки (ППР), які орієнтовані на роботу з комп’ютерною технікою та мають розвинуте програмне забезпечення, здійснюють інтерактивний зв’язок учнів з програними засобами. Сучасні ППЗ та ППР мають у своєму складі різні типи програмних продуктів: навчаючі та  моделюючі програми, текстові й графічні редактори, тренажери, інше.

Впровадження нових технологій в освітній процес з фізики та астрономії й формування інформаційно-цифрової компетентності сприяє всебічному розвитку особистості учня, суттєво розширює його мотивацію до навчання.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. РОЗВИТОК ПІЗНАВАЛЬНИХ ІНТЕРЕСІВ УЧНІВ ПІД ЧАС ВИВЧЕННЯ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ

1.1. Активізація пізнавального інтересу учнів

 

Видатний фізик А. Ейнштейн вважав, що „вміє навчати той, хто учить цікаво”. Інтерес є одним з найдієвіших мотивів навчання.

Інтерес учнів до пізнавальної діяльності, у процесі якої вони оволодівають змістом навчального предмета, необхідними навичками, вміннями, є фактором успішного навчання, необхідний для розвитку, формування особистості учня в цілому [1-3].

Розрізняють основні рівні розвитку пізнавального інтересу:

1)    безпосередній інтерес до нових фактів та явищ, пов’язаних з інформацією, яку учні отримують на уроці (елементарний рівень);

2)    інтерес до пізнання істотних властивостей предметів і явищ;

3)    інтерес до причинно-наслідкових зв’язків, до виявлення закономірностей та встановлення загальних принципів, що стосуються різного роду явищ.

Головні умови розвиваючого навчання учнів, дотримання яких сприяє розвитку й зміцненню пізнавального інтересу:

1)    максимальна опора на активну розумову діяльність учнів (застосування методів проблемного навчання, творче використання репродуктивних методів та педагогічних програмних засобів);

2)    організація навчального процесу на оптимальному рівні розвитку учнів (оволодіння індуктивним методом навчання фізики та астрономії, набуття узагальнених навичок працювати з навчальним посібником, систематизувати навчальний матеріал, ефективно

використовувати комп’ютерну техніку);

3)    створення сприятливої емоційної атмосфери навчання;

4)    забезпечення спілкування учнів один з одним і з викладачем в освітньому процесі.

Пізнавальна активність учня виявляється:

1)    у його ставленні до змісту і процесу навчання;

2)    у прагненні до ефективного оволодіння знаннями і способами діяльності за оптимальний час;

3)    у мобілізації морально-вольових зусиль на досягнення поставленої мети.

Виділяють три рівні пізнавальної активності учнів:

1                     рівень – відтворююча активність характеризується прагненням учня зрозуміти, запам’ятати, відтворити знання, оволодіти способами їх застосування за зразком;

2                     рівень – інтерпретуюча активність – характеризується прагненням учня пізнати зв’язки між явищами і процесами, оволодіти способами його застосування в змінених ситуаціях, умовах;

3                     рівень – творча активність – характеризується інтересом, прагненням учня проникнути у суть явищ, які вивчаються, знайти для цього новий спосіб.

Активність пов’язується із самостійною діяльністю учня, роботою власного розуму. Тому перед кожним уроком доводиться розв’язувати „одвічну” проблему, як побудувати навчальну роботу, щоб вона викликала емоційне піднесення в учнів, неодмінно впливала на їхні почуття, мислення, збагачувала їх досвідом самостійних пошуків, роздумів; щоб навчання не перетворювалося для учнів у нудне, одноманітне заняття.

Важливим засобом збудження інтересу до фізики та астрономії є використання прийомів цікавого подання навчального матеріалу, що підсилює емоційність сприйняття, зосереджує увагу учнів, сприяє запам’ятовуванню. Необхідна умова запам’ятовування – розуміння матеріалу.

 Одна з найважливіших проблем сучасної дидактики – підвищення ефективності уроку, покращення якості освіти. Найкращих результатів можна досягти, коли учні на уроках отримують максимальну навчальну інформацію в результаті активної самостійної пізнавальної діяльності. Варто систематично залучати учнів до самостійної пізнавальної діяльності на пошук, перевірка з точки зору фізики вірогідності описаних у різних етапах навчання, розвивати їхні творчі здібності, прищеплювати відповідні уміння, навички самоосвіти, використання програмних засобів при вивченні фізики та астрономії [5-8]. При цьому доцільно використовувати сучасні мультимедійні технології навчання, зокрема, інтерактивні дошки. Для розвитку творчих можливостей учнів треба використовувати систему завдань, які вимагають від учнів нестандартних дій, творчого підходу до вирішення проблеми: 

1)    розробка цікавих реальних та віртуальних дослідів;   

2)    розробка домашніх лабораторних робіт з використанням побутових речей;

3)    підбір винахідницьких задач;

4)    художній літературі закономірностей, фізичних та астрономічних явищ;

5)    розробка диференційованих фізичних та астрономічних мінівікторин у малюнках з використанням ППЗ «Бібліотека

електронних наочностей»; 6) розробка навчальних проектів.

 

1.2. Використання міжпредметних зв’язків для розвитку пізнавального інтересу учнів

 

Трактування змісту фізики та астрономії багато в чому визначається власним підходом того чи іншого викладача. В будьякому випадку необхідно добиватися того, щоб повідомлення учням нової інформації було жвавим, захоплюючим, щоб урок набував привабливої окраси. Цікавий виклад – необхідний засіб підтримувати увагу учнів; без цього вивчення фізики та астрономії не може бути успішним. Інтерес учнів до вивчення фізичної науки формується спочатку на зовнішній цікавості фактів, явищ, а потім шляхом використання фізичного експерименту, матеріалів з історії фізики та астрономії, життя її творців, розв’язання життєвих задач, розкриттям зв’язків фізики та астрономії з практичними потребами людства; формування навиків до організації самостійної роботи учнів, самостійного здобування знань, зокрема, за допомогою ресурсів мережі Інтернет.

Під час вивчення фізики та астрономії можна ефективно використовувати також відомості з гуманітарних предметів, зокрема, з літератури. У художній літературі легко знайти багато інформації, яка пожвавлює уроки фізики та астрономії, підсилює емоційність сприйняття, допомагає учням зміцнити свої знання, сприяє запам’ятовуванню матеріалу. Згадану інформацію можна використовувати в наступних формах:

1)    використання фрагментів з художніх творів, у яких описуються певні фізичні явища під час пояснення нового матеріалу;

2)    оцінка й перевірка з точки зору фізики вірогідності, правдивості описуваних у художній, науково-популярній, фантастичній

літературі фізичних явищ і закономірностей;

3)    складання за фрагментами творів якісних задач.

Першу з вказаних вище форм можна застосовувати під час викладання нових тем. Наприклад, гарною ілюстрацією явища інерції є вірш Д. Білоуса:

Ви везете добро на возі На території чужій. Ось віз підскочив на дорозі – Упав додолу ваш сувій.

Взаємодія тіл добре відображена у вірші М. Рильського:

Пливли ми радісно гуртом;

Ті парус прямо нагинали, Ті одностайно ударяли Об воду веслами.

Механічна робота описана у вірші О. Матійка:

Теплим ранком,

При безвітряній погоді,

Я копаю нивку – грядочку в городі. Тут до мене диво-птаха прилітає, Заходилась і для себе щось копає.

Щось копає та до мене так говорить:

„Постараємось, посіємо, то й уродить”.

Ми копали, розмовляли любо-мило. Постаралися. Посіяли. Вродило.

Тонке розуміння фізики у ліриці продемонстровано у вірші С. Пушика:

І хлібом пахне, вишнями, соломою, І піснею, яку співав козак.

Та грудочка землі стає солоною, Як сіль чумацька на важких возах.

(Явище дифузії ).

та у вірші Д. Білоуса: Від снігу очі мружило, Весь світ у сизій млі. У повітрі біле круживо Від неба до землі.

(Явище відбивання світла).

Другу форму використання інформації з літератури можна застосовувати під час закріплення, повторення матеріалу.

Вивчаючи випаровування, є можливість запропонувати учням пояснити, перевірити рядки вірша А. Музичука:

Сонце воду носило з річки,

Забруднило барвисті стрічки, Їх Дощиха мерщій попрала,

Дощ повісив сушить на хмарах.

Можна перевірити рядки вірша М. Познанської:

Це жито липневе у полі Дало соломи на бриля.

Прив’яло листя на тополі,

Від спеки аж пашить земля.

В них цікаво описано явище випаровування.

Під час вивчення теплових явищ доцільно використати для перевірки: 1. Уривок з твору В.К. Винниченка “Сонячна машина”:

“В небі – сонячна пожежа, на землі – пекуча з роззявленим ротом, із млосною застиглістю спека. Сад знеможено куняє. Пісочок на доріжках, лави, шибки на вікнах, східці на терасу – все гаряче. До металічних ручок дверей не можна торкнутись”.

2. Вірш М. Вороного „Білесенькі сніжиночки” ілюструє явище теплопровідності:

Білесенькі сніжиночки,		Тепер ми хочем спатоньки,
Вродились ми з води.		Як діточки малі,
Легенькі, як пушиночки,		І линемо до матінки –
Спустилися сюди.		До любої землі...
Ми хмарою носилися		Матуся наша рідна,
Від подиху зими.		Холодна і суха,
І весело крутилися		Бо дуже змерзла, бідна,
Метелицею ми.		Вона без кожуха.

Під час вивчення теми “Електричний струм у газах. Газові розряди” можна запропонувати учням пояснити, перевірити вірогідність вірша М. Рильського:

Прокотився грім з розгоном,         Пахне морем і озоном Грають блискавок шаблі.          Від притихлої землі.

За уривками творів можна складати цікаві якісні задачі. Є можливість запропонувати учням наступні задачі з оптики:

1.                  “У кімнаті, куди вступив Іван Іванович, було зовсім темно, бо віконниці були позачинювані, і сонячний промінь, пробиваючись крізь дірку, зроблену у віконниці, грав як веселка і, вдаряючись у протилежну стіну, вимальовував на ній яскравий краєвид з очеретяних дахів, дерев та порозвішуваної на подвір’ї одежі, тільки все було в зміненому вигляді”. Поясніть походження цього явища. (За уривком з твору М.В.Гоголя “Повість про те, як посварились Іван Іванович з Іваном Никифоровичем”).

2.                  “Мильна бульбашка, літаючи у повітрі, спалахує всіма відтінками кольорів, властивими навколишнім предметам. Мильна бульбашка, мабуть, найвишуканіше диво природи”. (М.Твен, “Пригоди Тома Сойєра”). Яке явище робить мильну бульбашку такою цікавою?

Уривки з художніх творів дають можливість повторити матеріал, допоможуть застерегти учнів від неправильних міркувань, виявити та виправити помилки; відшліфувати, розширити знання з теми, вирішити суперечливі питання, заохотити учнів до самостійного вивчення матеріалу, покращити успішність.

Жвавий інтерес в учнів викликають приказки, прислів’я, які можна пояснити на підставі фізичних законів, понять, що вивчались на уроці. Наприклад:

1.   Вітер сніг з’їдає.                         4. Слизький, як в’юн.

2.   Куй залізо, поки гаряче.    5. Йде, як по маслу.

3.   Як з гуся вода.                              6. І крапля води камінь руйнує.

На уроках фізики можна також використовувати елементи народознавства, можна давати тлумачення з точки зору фізики та астрономії, перевіряти різні народні прикмети. Наприклад:

1.   Туман – до відлиги.

2.   Іній на деревах – до морозу.

3.   Грудень холодний та сніжний – хліб буде пишний.

4.   Зима без снігу – не буде хліба.

5.   Чим темніша ніч, тим ясніші зорі.

Використання народних прикмет, приказок, загадок дозволяє  у невимушеній формі повторити навчальний матеріал, активізувати мислительну діяльність учнів, спонукати їх до самостійного пошуку відповідного матеріалу, зокрема, в мережі Інтернет; переконливо доводить єдність теорії та практики; світоглядну значущість курсу фізики та астрономії; формувати ключові компетентності: уміння вчитися упродовж життя, інформаційно-цифрову та інші.

2. ЗАСТОСУВАННЯ КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

НА УРОКАХ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ

 

 В умовах реформування освіти широко використання на уроках фізики та астрономії набувають комп’ютерні технології, які є необхідними для формування інформаційно-цифрової компетентності, предметний зміст якої передбачає відповідні уміння, навики й навчальні ресурси [4-7]. 

Найбільш важливими є такі уміння учнів: використовувати інформаційні системи для швидкого та  цілеспрямованого пошуку інформації, визначати можливі джерела інформації, відбирати необхідну інформацію, оцінювати, аналізувати, перекодовувати інформацію, користуватися сучасними ґаджетами як інструментальними та вимірювальними засобами, працювати з віртуальними лабораторіями, програмами-симуляторами, створювати моделі фізичних та астрономічних явищ. Згідно інформаційноцифрової компетентності формуються ставлення учнів, які полягають у дотриманні етичних норм під час роботи з інформаційними ресурсами, а для досягнення цього використовуються такі навчальні ресурси, як електронні освітні ресурси та віртуальні лабораторії. Проте ефективне використання комп'ютера в освітньому процесі неможливе без відповідного програмного забезпечення. На даний час існує велика кількість педагогічних програмних засобів (ППЗ), які можуть бути успішно використані в процесі навчання фізики та астрономії [5, 7].

 Існуючі ППЗ поділяються на такі: інформаційні, розрахункові, контролюючі, демонстраційно-моделюючі, експериментальнодослідницькі та комплексні. Інформаційні ППЗ містять певну теоретичну інформацію загального плану, тобто основні положення, поняття, означення, закони, математичний апарат, необхідний для опису характеристики фізичного (астрономічного) явища чи об'єкта, які вивчаються.

 Розрахункові ППЗ дозволяють використовувати обчислювальні можливості комп'ютера й призначені для застосування математичного апарату, за допомогою якого описуються фізичні (астрономічні) об’єкти і явища (наприклад, програми для перетворення одиниць вимірювань).

 Математична обробка результатів експериментів, зокрема виконання розрахунків і побудова графіків, використовують відповідні програми (наприклад, ППЗ на основі MS ЕХСЕL можна використовувати для обробки результатів лабораторних робіт).

 Контролюючі ППЗ призначені для тестування, контролю і перевірки знань учнів. Такі програми передбачають вибір правильної відповіді з кількох запрограмованих, введення числового значення одержаного результату чи введення аналітичного вигляду для одержаного розв'язку.

 Програми також використовуються для ілюстрації тих чи інших явищ і понять. Інтерактивні програми-демонстрації дозволяють демонструвати певні явища і можуть використовуватися для комп'ютерної підтримки уроку фізики чи астрономії. Наприклад, програма "Open Physics" є повним Multimedia курсом загальної фізики, курс містить понад 100 комп'ютерних моделей фізичних явищ та відеозаписів лабораторних експериментів. Інтерактивний діалог та наочна візуалізація фізичних дослідів дозволяє учню поглиблено вивчати фізичні явища.

 Вищерозглянуті ППЗ передбачають використання мультимедійних проекторів на уроках фізики й астрономії, що дозволяє проектувати на екран навчальні відеофільми, відеокліпи, використовувати ППЗ у процесі вивчення нового матеріалу, організації фронтальної роботи в кабінеті та для проведення віртуальних експериментів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ УРОКІВ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ

 3.1. Основні характеристики програмних педагогічних  засобів

 

 На даний час інформаційні технології застосовуються не лише в дисциплінах, які традиційно базується на використанні комп'ютерів (інформатиці, комп'ютерному моделюванні), а й у класичних навчальних курсах. Під час проведення уроків фізики та астрономії персональний комп'ютер може бути корисним для супроводу демонстраційного експерименту на лекційних заняттях, виконання реальних та віртуальних лабораторних робіт, самостійної пошукової роботи учнів, виконання навчальних проектів [7].

 Особливо ефективним є впровадження комп'ютерної моделі для демонстрації під час пояснення нового матеріалу (наприклад, коли мають справу з явищами, які не спостерігаються в повсякденному житті,   або   ж   із   явищами,   спостереження   яких   пов'язане   із значними труднощами), розв'язування практичних задач.

 Існуючі ППЗ дозволяють уникати вищезазначених проблем за  умови проведення відповідних віртуальних фізичних експериментів чи інтерактивного моделювання. 

 Широкого розповсюдження при проведенні уроків фізики та астрономії набуло таке програмне забезпечення:

1.       Астрономія. 11 клас. Бібліотека електронних наочностей ППЗ для ЗОШ. 

2.       Фізика. 10 клас. Навчальне програмне забезпечення для викладачів. 

3.       Фізика. 11 клас. Навчальне програмне забезпечення. 

4.       Астрономія. 11 клас. 

5.       Фізика. 10-11 клас. Бібліотека електронних наочностей. ППЗ для ЗОШ. –  Квазар-Мікро. 

6.       Віртуальна фізична лабораторія. 10-11  клас. – Квазар-Мікро. 

7.       Фізика. 10-11 клас. Анімовані заняття та відеоуроки. Частина 1.

8.       Фізика. 10-11 клас. Анімовані заняття та відеоуроки. Частина 2.

9.       Фізика. 7-11 клас. Анімовані заняття та відеоуроки. Частина 3.

10.  Фізика. 7-11 клас. Анімовані заняття та відеоуроки. Частина 4.

11.  Систематизований навчальний матеріал з фізики та астрономії. 10-11 клас.

 Розглянемо програмний засіб, який розроблено відповідно до програм з курсу фізики для 10 і 11 класів. Розділи курсу поділено на окремі, логічно завершені модулі, присвячені висвітленню окремих питань відповідного розділу. Кожен модуль реалізований шляхом змістового і динамічного поєднання різних блоків. В згаданому програмному забезпеченні подано наступний матеріал: «Конструктор уроків», «Проведення уроків», «Консоль вчителя», «Фронтальні лабораторні роботи», «Лабораторний практикум», «Підручник з фізики для 10 кл.», «Підручник з фізики для 11 кл.» (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Структура ППЗ

 

 ППЗ містить інформаційні блоки (блоки теоретичного матеріалу), запитання та вправи для самоперевірки, блок довідкової інформації, моделі фізичних явищ і процесів (ілюстративний матеріал, відеокадри), розв’язування задач, звуковий супровід, віртуальні лабораторні роботи та інше. Чітка структура дає змогу органічно поєднувати всі блоки і повністю використовувати їх можливості, розробити власну оригінальну систему вивчення нового матеріалу, користуючись конструктором уроків.  У віртуальних роботах реалізовано комп’ютерні моделі фізичних й астрономічних явищ, пристроїв та механізмів.

 

  3.2.Значення педагогічних програмних засобів під час    організації освітнього процесу з фізики та астрономії

 

Використання ППЗ має багато переваг порівняно з традиційним навчанням, оскільки дозволяє:

1.   Реалізувати різні методи навчання одночасно для  кожного з учнів, забезпечуючи індивідуалізацію навчання, організовуючи групову роботу учнів. 

2.   Зменшити обсяги навчального матеріалу з рахунок використання комп’ютерного моделювання, анімації, відеофрагментів.

3.   Формувати вміння, навички учнів за допомогою тренажерів.

4.   Здійснювати безперервний контроль за процесом засвоєння знань. 

5.   Зберігати, доповнювати  і використовувати дані щодо успішності учнів.

6.   Створити умови для ефективної самостійної роботи учнів, зокрема, при виконанні навчальних проектів. 

 Завдяки ППЗ учні можуть працювати з навчальним матеріалом відповідно до рівня своєї підготовки, спостерігати динаміку різних процесів, роботу механізмів, керувати модельованими фізичними (астрономічними) явищами і процесами, користуватися довідковою інформацією та інше. 

 Викладач, який використовує ППЗ, за вибором може організовувати різні типи уроків (наприклад, урок вивчення нового матеріалу в середовищі ППЗ, традиційний урок по вивченню нового матеріалу з використанням елементів ППЗ, урок розв’язування фізичних та астрономічних задач, віртуальні лабораторні роботи, урок контролю і корекції знань, тестування знань учнів) (див. додаток А).

 Таким чином, розглянуті ППЗ можна використовувати в поєднанні з традиційними педагогічними засобами для ефективної організації навчальних занять різних типів і форм [1, 7].

 

                    3.3. Методика використання інформаційних технологій під          час вивчення фізики та астрономії 

 

Розглянемо          основні      напрями     впровадження    сучасних інформаційних технологій. 

Під час викладання курсу фізики та астрономії комп’ютерна техніка допомагає розв’язувати низку проблем: 

1.   Вивчення явищ, які неможливо або важко продемонструвати у реальних умовах.

2.   Демонстрація на екрані відеозображень реальних дослідів.

3.   Вивчення будови і принципу дії фізичних та астрономічних приладів.

4.   Проведення віртуальних лабораторних робіт, у тих випадках, коли реальний експеримент ускладнений.

5.   Моделювання фізичних ситуацій, які наведені в умові фізичної задачі.

 Наприклад, під час вивчення теми „Взаємодія атомів і молекул речовин” попередньо         пропонується     учням         домашнє експериментальне завдання – розламати свічку з парафіну на дві частини, а потім з’єднати їх. Чи скріпляться вони знову? Нагрійте їх на полум’ї і скріпіть знову. Поясніть це явище та опишіть його. Урок розпочинається з перевірки цього завдання, а потім                    учні переглядають       відповідну          анімацію,   порівнюють із       реальними фактами, після цього здійснюється перехід до пояснення нового матеріалу та проведення реальних дослідів (рис. 2, рис. 3). Таким чином, створюються можливості детальнішого опрацювання згаданої теми  та свідомого засвоєння матеріалу.  

 

 

Рис. 2. Сили взаємодії між молекулами рідини  (ППЗ «Фізика 10 клас»)

 

 

Рис. 3. Сили взаємодії між молекулами твердого тіла

 (ППЗ «Фізика 10 клас»)

 

Під час вивчення теми „Електронно-дірковий перехід” реальний експеримент ускладнений і тому доцільно для пояснення принципу дії р-п переходу та напівпровідникового діоду використовувати відповідні динамічні комп’ютерні моделі (рис. 4, рис. 5). 

 

 

Рис. 4. Принцип дії p-n–переходу (ППЗ «Фізика 10 клас»)

 

Рис. 5. Принцип дії напівпровідникового діоду

 (ППЗ «Фізика 10 клас»)

 

Під час вивчення теми «Будова Сонячної системи» учні можуть вивчати будову Сонячної системи (рис.6) і  досліджувати характеристики окремих планет (рис. 7) за допомогою відповідного ППЗ з астрономії.

 

 

Рис. 6. Будова Сонячної системи 

(ППЗ «Астрономія 11 клас», версія 1.0)

 

Рис. 7. Характеристики планети Марс  (ППЗ «Астрономія 11 клас», версія 1.0)

 

 Учні можуть самостійно опрацьовувати новий матеріал за допомогою навчального програмного забезпечення з фізики для 10 кл. і 11 кл. з використанням інтерактивних технологій кооперативного навчання (робота в малих групах), проектних технологій, демонстрацією дослідів, елементами бесіди, фрагментами лекції, розповіді, інформаційного повідомлення [7].

 Досить перспективними є віртуальні лабораторні роботи. Для прикладу розглянемо одну з них - «Визначення прискорення вільного падіння за допомогою маятника». Учні можуть самостійно ознайомитись з ходом роботи, обладнанням, необхідним для проведення досліду, докладною інструкцією по роботі з програмою та виконати її віртуально. На рисунках, поданих нижче, відображені основні етапи згаданої лабораторної роботи (рис. 8, рис. 9):

1.   Ознайомлення з інструкцією до лабораторної роботи (рис. 8).

2.   Встановити маятник у рівноважне положення (рис. 9а).

3.   Відхилити тягарець від рівноважного стану (рис. 9б).

4.   Відрахувати 10 повних коливань маятника (рис. 8в).

5.   Виконати обробку результатів експерименту (рис. 9г).

 

Рис. 8. Початок виконання лабораторної роботи 

«Визначення прискорення вільного падіння за допомогою маятника»

 (Віртуальна фізична лабораторія. 10-11  клас, Квазар-Мікро)

 

а)

Рис. 9. Етапи виконання лабораторної роботи «Визначення прискорення вільного падіння за допомогою маятника» (Віртуальна фізична лабораторія. 10-11  клас): а) початкове положення маятника;

б)

 

в)

Продовження рис. 9. б) відхилення тягарця від рівноважного стану;

в) визначення часу 10-ти коливань маятника;

г)

Продовження рис. 9. г) обробка результатів експерименту

 

 Після завершення віртуального експерименту, учні роблять відповідні записи в зошитах, пояснюються побачене, дають відповіді на контрольні запитання, формують висновки. Аналогічно можна виконувати інші лабораторні роботи, роботи лабораторного практикуму. 

 Однак віртуальний фізичний експеримент є лише одним із структурних елементів навчальної комп'ютерної моделі і його проведення необхідно поєднати з реальним фізичним дослідом. Варто враховувати наступні особливості віртуального експерименту:

–                     інтерактивне моделювання ні в якому  разі  не  витісняє демонстраційного й лабораторного  експериментів, які виконуються із застосуванням реального обладнання, а тільки доповнює їх;

–                     інтерактивне  моделювання дає змогу спостерігати властивості явищ, що не піддаються   прямому,  безпосередньому спостереженню в звичайних умовах;

–                     інтерактивне моделювання дозволяє змінювати умови експерименту в широких  межах, глибше з'ясувати особливості явища;

–                     інтерактивне моделювання відкриває широкі можливості учням для проведення їх власних досліджень, розв'язування задач  із дослідницьким змістом, які вимагають планування із здійснення ланцюжка комп'ютерних    експериментів для підтвердження чи заперечення певних закономірностей.

 За допомогою бібліотеки електронних наочностей можливо створювати різноманітні, захоплюючі для учнів презентації у середовищі PowerPoint, розробляти міні-вікторини у малюнках, пропонувати учням за поданими ілюстраціями, продемонстрованими динамічними моделями придумувати свої задачі, розв’язувати та перевіряти їх правильність та інше (рис. 10).

 Учням можна запропонувати самостійно провести невелике дослідження використовуючи комп’ютерну модель, одержати необхідні результати і внаслідок цього здобути певні знання, створювати власні мультимедійні проекти про історію відкриття досліджуваних явищ, цікаві історичні факти з життя вчених, тести для перевірки своїх знань. Такі дослідження є корисними під час виконання навчальних проектів.

 

 

Рис.10. Вивчення поняття «когерентність» за допомогою ППЗ

«Бібліотека електронних наочностей»

 

 Можна здійснювати розв’язування задач з наступною комп’ютерною перевіркою, проводити самостійні роботи, що активізує пізнавальну діяльність учнів і робить їх працю творчою (рис. 11).

а)  

 

б)  

Рис. 11. Розв’язування (а) та комп’ютерна перевірка (б) задачі (Електронний підручник «Фізика 11 клас»)

 Завдяки комп'ютерним моделям з фізики та астрономії, в процесі навчання можна досягти вагомих результатів: підвищення інтересу учнів до фізики і астрономії; здобуття глибших знань з предмету; всебічного розвитку і формування світогляду особистості.

 Освітній процес, який орієнтований на особистість учня, враховує його індивідуальні особливості та здібності і передбачає, що:

1.                  У центрі освітнього процесу процесу перебуває учень, його пізнавальна і творча діяльність.

2.                  Відповідальність за успіх освітньої діяльності учні беруть на себе.

3.                  Головна мета такого навчання – це розвиток інтелектуальних і творчих здібностей учнів, уміння самостійно працювати і здобувати знання.

4.                  Відповідальна роль викладача під час підготовки та проведення уроку.

 Персональний комп'ютер та відповідні педагогічні програмні засоби з фізики й астрономії не заперечують традиційні методи навчання, а доповнюють їх і в комплексі утворюють систему засобів, яка орієнтована на втілення в освітній процес нових інформаційних технологій. Це дозволяє формувати інформаційно-цифрову компетентність, підвищити зацікавленість учнів, розширити проблемно-пошуковий процес здобуття знань, візуалізувати процеси, які неможливо або складно безпосередньо спостерігати.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ПРИНЦИПИ ЗАСТОСУВАННЯ ІНТЕРАКТИВНОЇ ДОШКИ

НА УРОКАХ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ

4.1. Короткий опис інтерактивної дошки

 

Назва «Інтерактивна дошка» походить від англ. Interactive White Board – «Інтерактивна біла дошка». Такий пристрій – це гнучкий інструмент, що об'єднує в собі простоту звичайної маркерної дошки з можливостями комп'ютера [9, 10]. У поєднанні з мультимедійним проектором інтерактивна дошка стає великим інтерактивним екраном, одним дотиком до поверхні якого можна відкрити будь-який комп’ютерний додаток або сторінку в Інтернеті, демонструвати потрібну інформацію або писати й малювати. Важливо, що під час роботи з інтерактивною дошкою учень засвоює інформацію не тільки через аудіальний і візуальний канали сприйняття, але й через кінестетичний канал. Інтерактивну дошку також ще називають мультимедійною дошкою (ММД).

Мультимедійна дошка поєднує в собі всі переваги мультимедійного проектора (ММП) та комп’ютера, що дозволяє викладачу виконувати різноманітні операції із зображенням на екрані простим доторком руки або стилуса [9]. Робота з такими технічними засобами вимагає від викладача глибокої і змістовної підготовки та вміння нестандартно підходити до конструювання та проведення уроку. Це значно розширює методичні можливості уроку, навчання, освіти, а викладачі можуть створювати власні конспекти уроків, спираючись на можливості інтерактивної дошки, самостійно готуючи відповідні програми, чи використовувати готові електронні ресурси. 

 Інтерактивність ММД полягає в можливості вносити корективи, нотатки чи певні зауваження в демонстраційний матеріал, змінювати послідовність кадрів, зберігати необхідні кадри чи їх фрагменти для подальшої роботи. 

 На звичайній дошці можливі записи лише крейдою. На білій дошці можливі записи лише фломастерами-маркерами кількох кольорів. Інтерактивна дошка може показувати зображення в кольорі (відео, анімації, слайди тощо), на ній можна робити записи також маркерами кількох кольорів, є можливість писати поверх зображення та давати можливість запам’ятовувати необхідний для подальшої роботи кадр.

 На інтерактивній дошці можна відтворити 3-D модель (об’ємне зображення по осях XYZ) пристроїв в об'ємі та русі, реалізувати їх обертання у просторі; можна накреслити схему пристрою, а потім показати його реальний об’ємний вигляд. Тривимірне моделювання є особливим при демонстрації астрономічних явищ.

 Інтерактивна дошка вигідно поєднує в собі можливості всіх традиційних технічних засобів навчання і є принципово новим інтерактивним технічним засобом навчання [9].

 Інтерактивна дошка вирішує такі педагогічні завдання:

1.                    Формування       ключових компетентностей         (основні

компетентності у природничих науках і технологіях, інформаційноцифрова компетентність, математична компетентність, уміння вчитися упродовж життя, спілкування державною та іноземними мовами, ініціативність і підприємливість, соціальна та соціальна компетентності, екологічна грамотність і здорове життя, обізнаність та самовираження у сфері культури).

2.                    Вдосконалення ключових компетентностей.

3.                    Формування творчо-дослідницьких умінь.

4.                    Організація освітнього процесу шляхом самостійної діяльності учнів.

5.                    Формування особистісних якостей учнів.

 Застосування інтерактивної дошки в освітньому процесі формує знаннєвий, діяльнісний та ціннісний компоненти, підвищує інтерес учнів до навчання, який є визначальною проблемою сучасної освіти. Якщо розглянути найпоширеніші способи розвитку пізнавального інтересу, то видно, що за допомогою інтерактивної дошки реалізується кілька способів формування пізнавального інтересу.

 Завдяки відповідному програмному забезпеченню інтерактивна дошка підтримує активне навчання – спосіб організації освітнього процесу, під час якого учні одержують знання не тільки від викладача, а використовувані методи, форми і засоби стимулюють освітній процес, враховують індивідуальні особливості учнів і забезпечують їх мотивацію.

 Мультимедійні інтерактивні дошки складаються з апаратного і програмного забезпечення. Відомим виробником інтерактивних дошок є фірма „Mimio” [9]. Апаратне забезпечення MimioTeach, яке призначене для роботи з інтерактивною дошкою Mimio, містить бездротову панель, приймач-концентратор MimioHubтм (під’єднується до порту USB комп’ютера). Бездротова панель кріпиться до звичайної маркерної дошки за допомогою магніту. Якщо підключити комп’ютер до мультимедійного проектора, то екран комп’ютера відобразиться на маркерній дошці. Приймачконцентратор MimioHub забезпечує бездротовий зв’язок з панеллю MimioTeach в будь-якому місці кабінету. За допомогою стилуса MimioTeach можна керувати комп’ютером безпосередньо з маркерної дошки. Стилус (комп’ютерне перо) дозволяє натискати кнопки, писати і малювати безпосередньо на інтерактивній дошці; стилусом можна виконувати ті ж функції на інтерактивній дошці, що й маніпулятором «миша» на екрані монітора.

 Програмне забезпечення MimioStudio для інтерактивної  дошки

Mimio містить плани уроків з різних предметів, анімацію, відео- і аудіокліпи, графіку, файли флеш-анімації та ін. Програмне забезпечення MimioStudio сумісне з Microsoft PowerPoint і Adobe Acrobat, а також багатьма іншими популярними програмами, що дозволяє ефективно використовувати інтерактивну дошку в освітньому процесі.

 

4.2. Застосування інтерактивної дошки на уроках фізики та астрономії

 

Сучасні інформаційні технології дають можливість зробити навчання цікавішим та ефективнішим. Для цього застосовуються прикладні програми загального призначення, наприклад електронні таблиці, програми для створення презентацій, мультимедійні програми, програми моделювання та імітації, тестові програми, а також спеціальні прикладні програми.

 Розглянемо можливості мультимедійної дошки [9] під час проведення уроку фізики та астрономії: 

1.                  Мультимедійні можливості, які передбачають перегляд презентацій, зображень, відео. Звичайно використовуються презентації, створені засобами MS Power Point,  які містять не тільки текст і зображення (рис. 12), але й відеофрагменти. При цьому відео можна зчитувати як з файлів, так і в реальному часі з відеокамери (рис. 13). Це може бути дуже ефективним при проведенні фізичних експериментів, які складно або неможливо побачити фронтально. 

2.                  Мобільність. За допомогою стилуса поверхня дошки стає «робочим столом» комп'ютера і викладач має можливість керувати програмами так, як якби він користувався бездротовим маніпулятором «миша». Таким чином, стилус працює в режимі віртуальної «миші». Завдяки цьому реалізується головна перевага інтерактивної дошки – зняття просторової «прив’язки» користувача (викладача або учня) до комп’ютера. Наприклад, викладач може керувати показом мультимедійної презентації не тільки з комп’ютера, але й з будь-якого зручного положення біля мультимедійної дошки на різних  етапах уроку.

3.                  Інтерактивність дозволяє переміщення об’єктів на мультимедійній дошці стилусом під час тестування та навчальних ігор, проведення віртуальних експериментів. Наприклад, під час тестування учні можуть вибрати правильний варіант відповіді безпосередньо на дошці (рис. 14). Під час навчальних ігор учні можуть складати фізичні  формули з окремих фрагментів (рис. 15), впорядковувати фізичні величини і розміщувати поняття у певній закономірності, наприклад, шкалу електромагнітних хвиль, світлових хвиль та ін. 

 

 

Рис. 12. Демонстрація тематичних зображень з використанням інтерактивної дошки

 

 Під час проведення віртуальних експериментів учні можуть досліджувати комп’ютерні моделі явищ або пристроїв, наприклад, моделювати процесу додавання основних кольорів спектру (рис. 16).

 

 

Рис. 13. Використання веб-камери під час демонстрації реального фізичного експерименту (явище поляризації світла) з використанням інтерактивної дошки

 

а)  

Рис. 14. Приклад тестування: а)  до відповіді;

б)  

Продовження рис. 14. б) після відповіді

а)  

Рис. 15. Приклад складання формули у грі «Доміно»: 

а)  початкове розміщення фрагментів формули;

б)  

Продовження рис. 15. б) результат

 

 

Рис. 16. Моделювати процесу додавання основних кольорів спектру (моделювання жовтого кольору)

4.                  Рукописний ввід за допомогою стилуса використовується для акцентування уваги учнів під час демонстрації презентації (рис. 17), ознайомлення зі змістом задач, для розв’язування задач з наступним порівнянням з правильним розв’язком. Для акцентування уваги учнів в основному використовуються прості геометричні фігури

(наприклад, еліпси) та стрілки. 

5.                  Інтерактивна дошка може ефективно використовуватися на уроках під час вивчення астрономічних явищ і небесних об’єктів за допомогою, наприклад,  програми-планетарію «Stellarium» [11] з відкритим програмним кодом. Програма здатна показувати реалістичну просторову картину неба, таку, яку можна бачити неозброєним оком, у бінокль або у телескоп. Завдяки інтерактивній дошці всі астрономічні спостереження у віртуальному планетарії можливо проводити фронтально, що значно спрощує сприйняття матеріалу для учнів. 

 

 

                                               а)                                                    б)

Рис. 17. Використання рукописного вводу для акцентування уваги учнів під час демонстрації презентації на інтерактивній дошці:

а) в процесі написання; б) результат

 

 За допомогою програми «Stellarium» можливо вибрати географічні координати спостерігача (рис. 18).

 

Рис. 18. Вибір географічних координат спостерігача в програмі

«Stellarium»

 

 Вигляд зоряного неба моделюється як без врахування атмосфери та земного ландшафту (рис. 19а), так з їх врахуванням (рис. 19б).

 

а)  

Рис. 19. Вигляд зоряного неба в програмі «Stellarium»:

 а) без врахування атмосфери та земного ландшафту;

б)  

Продовження рис. 19. б) з їх врахуванням

 

 Програма «Stellarium» дозволяє також показувати сузір’я  зоряного неба у різних режимах (рис. 20).

 

а)  

Рис. 20. Відображення сузір’їв (а) в програмі «Stellarium»

б)  

Продовження рис. 20. б) графічні позначення сузір’їв

 

 Засобами програми «Stellarium» можливо візуалізувати туманності (рис. 21) та планети з вказанням сторін світу (рис. 22).

 

 

Рис. 21. Візуалізації туманностей в програмі «Stellarium»

 

Рис. 22. Відображення сторін світу в програмі «Stellarium»

 

Ми розглянули лише окремі можливості інтерактивної дошки.  Можна розробити багато різноманітних, цікавих, ефективних, уроків нового покоління, використовуючи широкий спектр інструментарію мультимедійної дошки і поєднуючи його можливості з іншими програмними продуктами, що особливо ефективно під час проведення уроків фізики й астрономії, а також для формування інформаційноцифрової компетентності та пізнавального інтересу учнів. 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

 

Вивчення фізики та астрономії є основою формування наукової картини світу, світоглядних засад людини, її філософії. Фізика є фундаментом для перетворюючої діяльності людини, найважливішим джерелом знань про навколишній світ, невід’ємним компонентом загальної та професійної освіти.

В умовах реформування освіти питання активізації пізнавальної діяльності учнів є одним з найважливіших серед актуальних проблем сучасної педагогічної науки та практики.

Практичний досвід показує, що під час вивчення фізики та астрономії можна ефективно використовувати міжпредметні зв’язки й інформаційно-комунікативні технології, застосування яких дає змогу:

–          Формувати природничо-наукову картину світу.

–          Формувати інформаційно-цифрову компетентність, основні компетентності у природничих науках і технологіях.

–          Розвивати образне мислення учнів завдяки використанню мультимедійних технологій.

–          Розвивати творче мислення учнів внаслідок використання динамічних багатомірних методів обробки і надання інформацїї.

–          Підвищувати інтерес учнів до фізики й астрономії шляхом використання інтерактивної дошки під час вивчення нового матеріалу, розв'язування задач, тестування, проведення реальних та віртуальних фізичних експериментів, узагальнення і систематизації знань.

–          Розробляти нові методи навчання, орієнтовані на індивідуальні пізнавальні особливості особистості.

Розглянуті форми роботи з учнями допомагають їм швидше адаптуватися до проходження зовнішнього незалежного оцінювання навчальних досягнень, до навчання у вищих навчальних закладах, до уміння вчитися упродовж життя.

При використанні комп’ютерних технологій основними педагогічними цілями навчання фізики та астрономії є:

–          розвиток творчого потенціалу учнів, їх здібностей до комунікативних дій, умінь, експериментально-дослідницької діяльності, підвищення мотивації навчання;

–          інтенсифікація всіх рівнів освітнього процесу, підвищення його ефективності та якості;

–          формування знаннєвого, діяльнісного та ціннісного компонентів.

Формування інформаційно-цифрової компетентності на уроках фізики та астрономії, використання вищеназваних технологій розвиває стійкий інтерес учнів до вивчення фізики та астрономії, самостійної дослідницької роботи з використанням мережі Інтернет, під час позаурочної та науково-пошукової роботи, сприяє розвитку їх творчості, ініціативності, підприємливості, практичних життєвих навичок отримання інформації, дозволяє викладачам реалізувати власні педагогічні ідеї та задуми.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

 

1.                 Щукіна Г.І. Педагогічні проблеми формування пізнавальних інтересів учнів / Г.І. Щукіна. – К. : Либідь, 1998. – 274 с.

2.                 Соловйова О.Ю. Використання комп’ютерних технологій у курсі фізики / О.Ю. Соловйова // Фізика в школах України. – 2009. – № 3. – С. 20.

3.                 Пінчук О.П. Інтерактивні комп’ютерні моделі на уроках фізики основної школи / О.П. Пінчук // Фізика в школах України. – 2010. – № 6. – С. 7.

4.                 Бородіна І. Використання мультимедійних засобів на уроках фізики та астрономії / І. Бородіна // Фізика (Шкільний світ). – 2010. – №33. – С. 1-8.

5.                 Князєв С.Г. Комп’ютер на уроці астрономії / С.Г. Князєв // Фізика в школах України. – 2010. – №19. – С.2-3. 

6.                 Сільвейстр А.М. Особливості вивчення курсу загальної фізики студентами нефізичних спеціальностей педагогічних ВНЗ / А.М. Сільвейстр // Вісник Черкаського університету. – 2012. – №12. – С. 114 – 117.

7.                 Сальник     І.В.    Використання    інформаційно-комунікаційних технологій у навчанні фізики студентів нефізичних спеціальностей педагогічних ВНЗ / І.В. Сальник // Інформаційні технології в освіті. – 2013. – №15. – С. 204 – 209.

8.                 Сірик Е.П. Організація постановки та проведення фізичного практикуму із загального курсу фізики для студентів нефізичних спеціальностей / Е.П. Сірик // Наукові записки. Серія : педагогічні науки. – Кіровоград: КДПУ ім. В.Винниченка, 2016. – Вип. 108. – С. 276 – 280.

9.                 MimioConnect. Interactive Teaching Community. [Electronic resource]. – Access mode: http://www.mimioconnect.com.

10.            Відкритий урок: розробки, технології, досвід. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://school16.org/interaktivnamultimediyna-doshka.

11.            Stellarium – віртуальний планетарій. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.stellarium.org/uk.

 

 

 

 

ДОДАТКИ

Додаток А План уроку фізики

 

Тема. Поширення механічних коливань у пружному середовищі.

Поперечні та поздовжні хвилі. Довжина хвилі. Звук.

Лабораторна робота №3. Виготовлення маятника й визначення його періоду коливань.

Методична мета.        Методика           використання     міжпредметних зв’язків та      формування        ключових компетентностей         (основних компетентностей у природничих науках і технологіях, інформаційноцифрової, математичної, спілкування державною мовою, уміння вчитися упродовж життя, ініціативність і підприємливість) під час вивчення фізики.  Мета уроку:

Навчальна:        Ознайомити        учнів          з        поширенням       механічних коливань у пружному середовищі – хвилями; видами хвиль: сферичними та плоскими, поздовжніми та поперечними; їх основними   характеристиками:      амплітудою,       частотою, довжиною, швидкістю; звуком як видом механічних хвиль; джерелами звуку, швидкістю звуку в різних середовищах; нечутним   звуком       –        інфразвуком       та      ультразвуком. Охарактеризувати значення цих знань у житті людини та народному господарстві.

Розвиваюча:      Розвивати інтелект, мовлення, ініціативу, активність, зорову і слухову пам’ять, кмітливість, увагу, лаконізм, аналітичні   здібності,   вміння        самостійно          проводити експеримент,   здійснювати       спостереження   та      роботи висновки;   використовувати         міжпредметні     зв’язки, стимулювати творчі здібності. 

 Формувати пізнавальну, самоосвітню, комунікативну компетентності, логічне мислення учнів через встановлення причинно-наслідкових зв’язків, навички застосовувати теоретичні знання до пояснення фізичних явищ, дослідницько-пошукової роботи, самостійної роботи з навчальною, науково-популярною літературою, інтернетресурсами.   

Виховна: Виховувати елементи культури праці, дбайливе ставлення до    фізичних   приладів,   самостійність     у        виконанні

практичних робіт, цілеспрямованість, 

інтерес до навчання, самокритичність в оцінці своїх знань, естетичні почуття, любов і повагу до природи, ціннісне ставлення до навколишнього середовища, спостережливість, зосередженість; дисциплінованість; формувати науковий світогляд та інтерес до вивчення фізики.

Тип уроку. Комбінований.

Методи і прийоми навчання: словесні, наочні, практичні, наочні електронні.

Комплексно-методичне забезпечення уроку:

1.     Опорні конспекти, дидактичні картки, матеріал з художньої літератури, міні-вікторини у малюнках, збірники задач з фізики для 9-11 кл. середньої школи (автор А.П.Римкевич), тест-контроль „Фізика 11 кл., зошити для лабораторних робіт і фізичного практикуму (рівень стандарту, автор Мозель О.О. та ін.), критерії оцінювання, підручники, листок самоконтролю учня, таблиця з префіксами для утворення десяткових і кратних частинних одиниць, інструкція з техніки безпеки під час виконання лабораторної роботи.

2.     Педагогічний програмний засіб (ППЗ) „Бібліотека електронних наочностей”, „Фізика 10-11 кл. Версія 1.0. ” (Для загальноосвітніх навчальних закладів). 

ППЗ „Віртуальна фізична лабораторія” Фізика 10-11 кл. Версія 1.0. 

(Для загальноосвітніх навчальних закладів). 

Фізика. 11 клас. Навчальне програмне забезпечення.

3.     Портрети Піфагора, Аристотеля, Леонардо да Вінчі.

4.     Репродукція картини І.К.Айвазовського “Дев'ятий вал”.

5.     Презентації у MS Power Point «Поширення механічних коливань у пружному середовищі. Поперечні та поздовжні хвилі. Довжина хвилі. Звук».

6.     Іграшкова пружинка, хвильова машина, саморобні моделі механічних хвиль, струна, скрипка, набір лінійок з різних матеріалів, ванночка з водою, математичний маятник, камертони, комплект приладів для виконання лабораторної роботи.

7.     Мультимедійний проектор, персональний комп’ютер, магнітна дошка і набір магнітів, лазерна указка.

 

Логічне мислення не може дати жодних знань про світ фактів.  

Пізнання реального світу спирається на досліди і закінчується ними.

А. Ейнштейн

 

Хід уроку

1.   Організаційний момент

1.1.   Створити сприятливу психологічну атмосферу уроку. 

1.2.   Перевірити присутність учнів на уроці та їх готовність до уроку.

1.3.   Вступне слово викладача про роль фізики у житті людини, її величезний вплив на весь розвиток науки і техніки, на формування природничо-наукової картини світу. 

2.   Актуалізація і корекція опорних знань учнів

2.1.   Викладач проектує на дошку слайди, на яких зображено такі дії: 

-       привітання за руку (тактильне відчуття);

-       вдихання аромату квітів (нюх);

-       смакування шматочка лимона (смакові відчуття);  споглядання картинок (зорове відчуття);  слухання різних звуків (слух відчуття).

Людям притаманні 5 основних відчуттів: тактильне, нюх, смакове, зорове і слухове. Сьогодні ми поговоримо про механічні коливання та хвилі, здатність людини чути звуки й спробуємо знайти відповіді на різноманітні тематичні запитання.

2.2.   Методи усного опитування (фронтально, за запитаннями, поданими нижче та відповідними ілюстраціями з ППЗ

„Бібліотека електронних наочностей”, матеріалами з інтернетресурсів, з використанням реального та віртуального експериментів, матеріалу з художньої літератури, елементами гри). ?

Питання для відповідей:

–                   Що таке механічні коливання?

–                   Яка природа вільних та вимушених коливань?

–                   Що таке амплітуда? період? частота? 

–                   Що таке резонанс (механічний)?

–                   Запишіть рівняння гармонічних коливань.

–                   Що    називають математичним    маятником?        пружинним маятником?

–                   Чим характеризуються вищезгадані маятники?

–                   Від чого залежить період математичного маятника?

–                   Як зміниться період коливань математичного маятника, якщо довжину нитки збільшити в 3 рази?

–                   Як зміниться період коливань пружинного маятника, якщо масу вантажу збільшити в 2 рази? 

–                   Назвіть три стани речовини.

–                   Чи можуть механічні коливання поширюватися у пружному середовищі?

–                   Наведіть приклади механічних хвиль.

2.3.   Методи письмового опитування: 

–                   Картки з диференційованими тестовими завданнями.

–                   Перевірка домашніх задач (здійснюється на прикладі розв’язання аналогічної задачі, способом взаємоперевірки).

3.   Мотивація навчально-пізнавальної діяльності учнів

3.1.   Повідомлення теми, мети уроку.

3.2.   Практична значимість матеріалу. На попередньому занятті ми з вами вивчили механічні коливання. Ознайомилися з природою їх виникнення, величинами, тобто параметрами, які їх характеризують та з рівнянням, за допомогою якого можна описати коливання. Сьогодні ж ми ознайомимося з процесом поширення механічних коливань в пружному середовищі, тобто в речовині. Отже наша сьогоднішня тема: «Поширення механічних коливань у пружному середовищі. Поперечні та поздовжні хвилі. Довжина хвилі. Звук».

4.   Вивчення нового матеріалу (шляхом випереджувального самостійного опрацювання відповідного матеріалу з використанням проектних інтерактивних технологій кооперативного навчання, демонстрацією реальних і віртуальних дослідів, комп’ютерних анімацій, мультимедійних презентацій, фрагментами лекції, розповіді, інформаційного повідомлення, бесіди з елементами навчального спектаклю).

4.1.   Розгляд питань:

-      Поширення коливань у середовищі.

-      Означення механічних хвиль. Поздовжні та поперечні хвилі.

-      Означення довжини хвилі.

-      Формула зв'язку довжини хвилі, швидкості її поширення та періоду (частоти).

-      Перенесення енергії механічними хвилями.

-      Інтерференція механічних хвиль. ?

-      Звукові хвилі,         швидкість поширення          звуку          в        різних середовищах.

-      Діапазони звуку. Акустичний резонанс. Поняття про інфразвук та ультразвук.

-      Існування інфразвуків та ультразвуків у природі та техніці.

4.2.   Слово викладача фізики. Для вивчення нового матеріалу група попередньо ділиться на 5 експертних підгруп (фізики-теоретики, фізики-експериментатори, конструктори, інженери, біологи), кожна з яких, у межах проекту, досліджує й опрацьовує відповідний матеріал, знаходить потрібну інформацію і обмінюється нею в усній формі, готує демонстраційні експерименти та демонструє їх. 

5.   Узагальнення та систематизація знань учнів  

5.1.   Запитання для відповідей:

–                   Що таке механічні коливання?

–                   Що таке механічна хвиля?

–                   Чи переносять механічні хвилі речовину? енергію?

–                   Які види хвиль вам відомі?

–                   Як виміряти глибину моря?

-       Чому не можна почути звук дзвону, що знаходиться всередині посудини, з котрої викачали повітря?

-       Чи комфортна людині абсолютна тиша?

-       В якому середовищі звук поширюється швидше? А в якому повільніше?

-       При       польоті      більшість   комах видають   звук. Як     це відбувається?

5.2.   Тестові завдання для фронтального закріплення та повторення матеріалу № 16 (с. 8), № 4 (с. 15), № 23 (с. 64); (із збірника тестових завдань для підготовки до ЗНО з фізики, автор М. О. Альошина) з використанням мультимедійного проектора.

5.3.   Пояснити явища, показаних на слайдах мультимедійної презентації.

5.4.   Задачі (взяті із збірників задач з фізики, автори А.П. Римкевич) Якісні задачі (учні розв’язують індивідуально, колективно) Р. №№ 445, 446,  449.

Розрахункові задачі (№№ 435,  436, 438, 440, 441*):

Р.№ 435, 436, 440 (розв’язують всі учні, одна учениця коментує розв’язок та записує його на дошці й звіряють з розв’язком на слайді).

Р. № 439    (учні           розв’язують        самостійно,         здійснюють самоперевірку).

Р. № 441* (учні розв’язують за допомогою викладача). 5.5. Пояснити з точки зору фізики наступні прислів’я:

–                   «Німий мов риба»

–                   «Порожня бочка гудить, а повна мовчить».

5.6. Відгадати загадки про явища природи:

1.   Я вночі дзижчу на вухо,

             Та не джміль я і не муха.  

2.   Він маленький й голосний     Кличе учнів на урок.

    Для дорослих і маленьких

             Чарівний гучний …                

3.   В нього крила, в нього вуса,         Трохи я його боюся.

   Як летить – так чути звук.

   Бронзовий великий …                         

4.   Щось на небі гуркотить,     Наче звір страшний летить.     Сильний дощ на землю ллється,     Звір у руки не дається.

    Очі світяться яскраво –

    Всі у дім тікайте жваво!            

5.7. Назвати явища, які описані в наступних творах: 1. «На озері туман то лежить пеленою, то хвилює од вітру, то розривається, одкриваючи блідо-блакитну воду. В лісі щось загомоніло, струмок зашумував, забринів, і вкупі з його водами з лісу вибіг «Той, що греблі рве» – молодий, дуже білявий, синьоокий, з буйними і разом плавкими рухами; одежа на ньому       міниться барвами, від каламутно-жовтої до ясно-блакитної, і поблискує гострими злотистими іскрами». 

        Леся Українка, уривок з драми-феєрії «Лісова пісня»

2.   Садок вишневий коло хати,

                Хрущі над вишнями гудуть,                 Плугатарі з плугами йдуть,                 Співають ідучи дівчата.

Тарас Шевченко,

уривок з вірша «Садок вишневий коло хати» 

5.8.                     Заслухати повідомлення учнів про вплив звуку на організм людини. 

5.9.                     Виконати лабораторну роботу №3 “Виготовлення маятника і визначення його періоду коливань” (групами по 4 учні, керуючись інструкціями, які вміщені у зошити для лабораторних робіт і фізичного практикуму з друкованою основою (рівень стандарту) та використовуючи відповідне ППЗ та обладнання).

Виконання лабораторної роботи

Учням пропонується визначити період коливань математичного маятника, щоб дослідити залежність його періоду коливань від довжини нитки.

Тема: Виготовлення маятника і визначення його періоду коливань.

Мета: Виготовити нитяний маятник, переконатися на досліді в справедливості формули Гюйгенса.

Обладнання: Штатив із муфтою, кільце, невелика важка кулька, нитка завдовжки близько 1 м, вимірювальна стрічка, секундомір.

Хід роботи

1.          Під час виконання роботи дотримуйтеся відповідної інструкції з техніки безпеки (БЖД).

2.          Підготовка до експерименту полягає в наступному. Установіть штатив на краю стола. За допомогою муфти закріпіть штативі кільце. Виготовіть маятник: прикріпіть кульку до нитки і закріпіть її до кільця штатива.

3.          Виміряйте довжину нитки маятника. Результати всіх вимірювань відразу ж записуйте в таблицю.

4.          Відхиліть кульку на 5-8 см від положення рівноваги і відпустіть.

5.          Виміряйте час, за який маятник здійснює 20 коливань.

6.          Повторіть дослід двічі, щоразу зменшуючи довжину l нитки маятника (рис. А.1).

Рис. А.1. Математичний маятник, 

                                                                                       закріплений на штативі

7.          Для кожного досліду обчисліть період коливань маятника двома

t

способами: спочатку скористайтесь формулою ^T₁  _N , а потім – формулою Гюйгенса ^T₂ 2. Вважайте, що число π дорівнює

3.14, а прискорення вільного падіння – 9.8м/с².

8.          Округліть результати обчислень до десятих і закінчіть заповнення таблиці.

Номер досліду	Кількість коливань N	Час коливань t, c	Період коливань t T1  N , c	Довжина нитки l, м	Період коливань T2 2, c
1
2
3

9.          Для кожного досліду порівняйте отримані двома способами значення періоду коливань, обчисливши розбіжність значень за T¹100%. формулою  1

T₂

ε1 =
ε2 =
ε3 =

10.     Проаналізуйте результати експериментів та зробіть відповідні висновки. 

11.     Творче завдання. Виготовіть маятник, період коливань якого дорівнює 1 с. Опишіть свої дії. Експериментальним шляхом перевірте, чи справді виготовлений маятник має заданий період коливань.

 

6.   Підведення підсумків уроку

6.1.   Дати оцінку діяльності учнів на уроці. 

6.2.   Вказати на характерні недоліки під час розв’язування задач, пояснення вивченого матеріалу, проведення дослідів. 6.3. Відзначити найбільш успішні відповіді.

 

7.   Домашнє завдання: Вивчити § 21.

Повторити: §§ 19-20.

Задачі Р. №№ 437, 442.

Експериментальна задача. 

Для лінійки якої довжини частота коливань буде вищою?

(оцініть частоту коливань на слух).

          Додаткове завдання.

1.     Скласти кросворди, застосувавши знання про звукові явища. 

2.     Користуючись мережею Інтернет знайти тест «Скільки років твоїм вухам».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Навчальне видання

 

 

ФОРМУВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-ЦИФРОВОЇ

КОМПЕТЕНТНОСТІ НА УРОКАХ ФІЗИКИ ТА

АСТРОНОМІЇ 

(методична розробка)

 

 

 

 

Автор

 Савчук-Баловсяк Галина Дем’янівна, викладач фізики та астрономії ВПУ № 3 м. Чернівці,  спеціаліст вищої категорії, викладач-методист

 

 

 

 

 

 

 

Підписано до друку 03.01.2019.         Формат 60 х 84/16 Ум. друк. арк. 2,9.

Обл.-вид. арк. 3,1.  

Видавничий дім „РОДОВІД”

58000, Чернівці, вул. Заводська, 26, а