Використання комп’ютерних технологій при вивченні фізики.

Використання комп’ютерних технологій при вивченні фізики.

Патлай Тетяна Валеріївна вчитель фізики. Стаж роботи 11 років в Ятранівській загальноосвітній школі І-ІІІ ступенів Уманського району в Черкаській області і 1 рік в Городницькій ЗОШ І-ІІ ступенів.

На уроках я використовую мультимедійні презентації, електронні засоби навчального призначення, тести створені за допомогою програм, а також за допомогою презентацій PowerPoint. А також у мене існує персональний сайт на якому я додаю уроки, презентації, відео з астрономії та фізики,питання до контрольної роботи, і учні можуть самостійно зайти на сайт і підготуватись до узагальнюючого уроку, або подивитись відео матеріал.

 Незважаючи на достатню кількість електронних засобів навчання (у реєстрі ЕЗНП (електронні засоби навчального призначення) МОН України сьогодні близько 150 програмних засобів навчання, що мають гриф МОН.

Але готові електронні засоби навчального призначення не завжди задовольняють вимоги конкретного вчителя. І не тому, що ці засоби не якісні, а тому, що специфіка кожної навчальної групи, індивідуальності кожного учні вимагають адаптування навчального процесу. Таке адаптування може бути здійснене шляхом педагогічно доцільного застосування ЕЗНП. На мою думку, ніякі існуючі навчальні чи прикладні програми, навіть створені програми на замовлення не зможуть задовольнити потреби творчо працюючого викладача. Саме тому необхідно кожному самостійно вчитись адаптувати засоби навчання до своїх потреб, розробляти та створювати їх змістове наповнення.

Педагогічно доцільне, дидактично обґрунтоване застосування сучасних засобів навчання можливе тільки тоді, коли учитель, знає особливості засобу навчання, вміє, має навички управління цим засобом.

Відомо, що існує думка: "Навчально-виховний процес оснастили комп'ютером, проектором та ще й інтерактивною дошкою, тоді й оснастіть програмами до дошки".

Кожен викладач завжди був творцем своїх занять, в інформаційному суспільстві він ним і залишається, а всі засоби інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) є тільки допомогою в його діяльності.

Творчий підхід до підготовки сучасного уроку полягає не тільки у пошуку нових, більш ефективних прийомів та методів навчання, застосування технік інтерактивного навчання. Наявність комп’ютеризованих засобів навчання дає можливість учителю більш повною мірою виявити свою творчість.

Отже, в теперішній час при підготовці до занять учителям доводиться розробляти електронні навчальні матеріали. Багато вчителів створюють свої електронні наочні матеріали, тести, презентації, кросворди тощо. Надалі з цих робіт формується банк електронних матеріалів, який можуть використовувати інші викладачі.

Сучасний учитель займається різними видами професійної діяльності: викладацькою, виховною, науковою, методичною, управлінською. Залежно від того або іншого виду діяльності існують різні можливості використовувати комп'ютерні або інформаційні технології, що дають можливість отримувати, передавати, систематизувати, обробляти інформацію, а також здійснювати комунікацію між колегами, учнями, їх батьками і так далі.

У розвиток інформатизації освіти внесли великий вклад учені А.П. Єршов, В.М. Монахов, І.В. Роберт. Про проблеми вдосконалення освітнього процесу з використанням інформаційних технологій говорили М.П. Лапчик, Є.І. Машбіц, Є.С. Полат.

Людство сьогодні перебуває в технологічній фазі науково-технічної революції. Основна межа цього етапу - інформатизація всіх сторін життя. Освіта є інформаційним процесом і тому використання інформаційних технологій із застосуванням комп'ютера особливо важливе.

Із збільшенням кількості комп'ютерів в школах зростає їх роль як ефективного засобу підвищення результативності навчання при застосуванні їх як нового засобу навчання. При цьому комп'ютер може бути використаний і для автоматизації робочого місця вчителя (АРМ учителя) і як засіб навчання тих, хто вчиться. Застосування комп'ютера дозволяє підвищити інтелектуальний рівень учнів і полегшує вирішення практичних задач. Він може бути використаний як інформаційна система, що допомагає вирішувати технологічні, конструкторські, економічні, екологічні питання; джерело інформації для розробки творчих проектів, для суттєвого розширення наочності навчання, а також оперативного контролю за засвоєнням знань і умінь. Застосування комп'ютерів як засобу навчання підвищує мотивацію навчання за рахунок інтересу учнів до діяльності, пов'язаної з комп'ютером.

Щоб іти в ногу з часом, учитель повинен володіти основами інформаційних технологій, мати уявлення про найбільш поширену в даний час операційну систему Windows, уміти працювати в поширених комп'ютерних програмах, зокрема, Microsoft Word, Ехсеl, РоwerPoint і низкою інших спеціалізованих програм, пов'язаних з предметною діяльністю вчителя, користуватися Інтернетом, а також уміти використовувати знання учнів про комп'ютер, котрі останні отримують на уроках інформатики.

Причин комп'ютеризації навчання фізиці можна назвати багато. Людина, що освоїла персональний комп'ютер (ПК), швидко переконується, що з його допомогою писати, малювати, креслити і робити безліч інших справ можна більш продуктивно, ніж без нього. Набрати на комп'ютері і роздрукувати на принтері завдання для контрольної роботи значно швидше і зручніше, ніж писати їх вручну. Один раз уведені в пам'ять комп'ютера, вони можуть бути роздруковані, причому у разі потреби зміст завдань легко відкоригувати. Комп'ютер, що має доступ до Інтернету, може допомогти вчителю, учню в отриманні різноманітної і корисної додаткової інформації.

Комп'ютер універсальний, він – набагато краща "контролююча машина", ніж ті, що розроблялися раніше; при роботі з ним можна використовувати всі корисні напрацювання програмованого навчання, їм можна замінити телевізор і кінопроектор, таблиці, плакати, кодограми, калькулятори і багато що інше.

Фізика – наука експериментальна, і для її вивчення необхідно використовувати досліди. Комп'ютер виступає як частина дослідницької установки, лабораторного практикуму, на ньому можна моделювати різні фізичні процеси.

На допомогу вчителю фізики, астрономії для організації занять за допомогою комп'ютера сьогодні випускається безліч навчальних програм.

Виділимо основні напрями застосування комп'ютерної техніки на уроках фізики і астрономії:

1.                    підготовка друкованих роздаточних матеріалів (контрольні, самостійні роботи, дидактичні картки для індивідуальної роботи);
2.                    мультимедійний супровід пояснення нового матеріалу (презентації, аудіо-, відеозаписи реальних лекцій, навчальні відеоролики, комп'ютерні моделі фізичних експериментів);
3.                    інтерактивне навчання в індивідуальному режимі;
4.                    проведення комп'ютерних лабораторних робіт;
5.                    обробка учнями експериментальних даних (побудова таблиць, графіків, створення звітів);
6.                    контроль рівня знань з використанням тестових завдань;
7.                    використання на уроках і при підготовці до них інтернет-ресурсів.

Розглянемо інтерактивне навчання в індивідуальному режимі. Його можуть забезпечити у першу чергу мультимедійні програми з інтерактивним інтерфейсом. Ці програми використовують графічне, звуковим і видеосупроводження навчального матеріалу, перетворюють роботу користувача на творчу працю, що приносить задоволення. Це відчуття особливо цінне в процесі пізнання. Настав час перетворень у роботі школяра і вчителя, на зміну традиційним технічним засобам навчання (епіпроекторам, епідіапроекторам, діапроекторам, графопроекторам, кінофрагментам, магнітофонним аудио- і відеозаписам), приходить інструмент, який здатний замінити всі вище перераховані технічні засоби навчання, перевершивши їх за якістю. Ми вважаємо, що комп'ютер із просто обчислювальної машини повинен перетворитися на ще один технічний засіб навчання, можливо найефективніший зі всіх технічних засобів, що існували до цього часу, і який би мав у своєму розпорядженні шкільний вчитель.

Добре відомо, що курс фізики середньої школи включає розділи, вивчення і розуміння яких вимагає розвиненого образного мислення, уміння аналізувати, порівнювати. Насамперед мова йде про такі розділи, як "Молекулярна фізика", деякі розділи "Електродинаміки", "Ядерна фізика", "Оптика" і ін. Багато явищ в умовах шкільного фізичного кабінету не можуть бути продемонстровані. Наприклад, явища мікросвіту, або процеси, що швидко протікають, або досліди із приладами, відсутніми в кабінеті. В результаті учні зазнають труднощі їхнього вивчення, оскільки не в змозі їх уявити. Комп'ютер може не лише створити модель таких явищ, а й дозволити змінювати умови протікання процесу, "прокрутити" із оптимальною для засвоєння швидкістю. Для глибокого розуміння учнями явищ, процесів, описаних в даних розділах вчителю необхідно використовувати персональний комп’ютер, з’єднаний з необхідним фізичним устаткуванням, проектором, мультимедійною дошкою, телевізором.

Демонстрацію фізичних явищ, процесів зручно і доцільно здійснювати за допомогою комп'ютерних програм навчального призначення. Відповідно до правил використання комп’ютерних програм у навчальних закладах, комп'ютерна програма навчального призначення – це комп'ютерна програма, яка є засобом навчання, що зберігається на цифрових або аналогових носіях даних і відтворюється на електронному обладнанні [1]. Класифікації комп'ютерних навчаючих програм розробляли Б.С. Гершунський, Дж. Скандура (J. М. Scandura, 1983), Дж. Чемберс и Дж. Шпрехер (J. A.  Chambers, J. W. Sprecher, 1983), Т. О'Ши (Т. O'Shea et а1., 1984)  та інші.

Сьогодні існує багато вітчизняних і зарубіжних програм з фізики. Аналіз наукових статей показав, що найбільш уживаними є такі програмні продукти:

Фізика 7-11 класи (виробник АТЗТ «Квазар - Мікро Техно»). В основу розробки навчального програмного забезпечення (НПЗ) з фізики покладено досягнення та специфічні можливості нових інформаційних технологій (НІТ): гіпертекстові технології, машинна графіка, мультимедіа, системи штучного інтелекту. Можливості цих технологій:

• Гіпертекстова технологія – дозволяє працювати з великими об’ємами понятійної інформації, формалізувати текстові описи різноманітних систем, проектувати семантичні інформаційні моделі об’єктів та процесів у їх взаємозалежності та взаємозумовленості.
• Машинна графіка – дає можливість генерувати певні асоціації за допомогою яких формуються інтелектуальні підходи, візуалізувати дані з метою демонстрації наукових і навчальних результатів та станів об’єкту.
• Мультимедійні технології – передбачають можливість створення інтерактивних систем, що забезпечують роботу не лише з текстами та статичною графікою, а й з рухомими відеозображеннями, анімацією, голосом та високоякісним звуком. Усі дані при цьому зберігаються в цифровій формі.

Крім цього НПЗ містить конструктор уроків, що дає можливість учителю творчо підійти до підготовки уроку, розширити коло педагогічних засобів, які він використовує.

«Бібліотека електроних наочностей «Фізика 7-9, 10-11» (виробник АТЗТ «Квазар - Мікро Техно») для загальноосвітніх навчальних закладів. Педагогічно-програмний засіб (ППЗ) містить малюнки, відео, анімацію з усіх тем шкільного курсу фізики. Може доповнювати програмно-методичний комплекс «Фізика 7-9, 10-11» або використовуватися самостійно.

«Віртуальна фізична лабораторія «Фізика 7-9, 10-11» (виробник АТЗТ «Квазар - Мікро Техно») для загальноосвітніх навчальних закладів. ППЗ містить лабораторні роботи й лабораторний практикум. Кожній роботі передують інструкція, відео, що супроводжує експеримент, необхідні дидактичні матеріали, а також контрольні  питання для самоперевірки і закріплення теми. Значно розширює можливості програмного комплексу «Фізика 7-9, 10-11». Тобто вибір програмних продуктів на сьогоднішній день достатній. Майбутній вчитель фізики повинен вміло використовувати готові ПМК, здійснювати пошук і аналіз нових цифрових ресурсів, тим самим бути обізнаним, сучасним, затребуваним.

Застосування комп’ютера і вищезазначених педагогічних програмних засобів вирішує ще низку проблем, що завжди існували у викладанні шкільної фізики.

Вивчення фізики важко уявити без лабораторних робіт. На жаль, оснащення фізичного кабінету не завжди дозволяє провести усі лабораторні роботи, передбачені програмою, не дозволяє запроваджувати нові роботи, що вимагають складнішого устаткування. Саме комп'ютер з відповідним програмним забезпеченням дозволить проводити досить складні лабораторні роботи. У них учень може на свій розсуд змінювати вихідні параметри дослідів, спостерігати, як змінюється в результаті явище, аналізувати побачене, робити відповідні висновки.

Вивчення пристроїв і принципу дії різних фізичних приладів - невід'ємна частина уроків фізики. Зазвичай, вивчаючи той або інший прилад, учитель демонструє його, розповідає принцип дії, використовуючи при цьому модель або схему. Але часто учні зазнають труднощів, намагаючись уявити весь ланцюг фізичних процесів, що забезпечують роботу даного приладу. Спеціальні комп'ютерні програми дозволяють "зібрати" прилад із окремих деталей, відтворити в динаміці з оптимальною швидкістю процеси, що лежать в основі його принципу дії. При цьому можливе багатократне "прокручування" відповідної мультиплікації.

Безумовно, комп'ютер можна застосовувати і на уроках інших типів: при розв’язанні задач, де потрібно виконувати багато обчислень, будувати графіки, при самостійному вивченні нового матеріалу. Необхідно також відзначити, що використання комп'ютерів на уроках фізики перетворює їх на справжній творчий процес, дозволяє здійснити принципи розвиваючого навчання розвиває образне мислення, а на його основі – логічне.

Розробка комп'ютерних уроків вимагає особливої підготовки. Вважаємо, що до таких уроків потрібно писати сценарії, органічно "вплітаючи" в них і справжній експеримент, і віртуальний (реалізований на екрані монітора ). Особливо хочеться відзначити, що моделювання різних явищ ні в якому разі не замінює  "живих" дослідів, та в поєднанні з ними дозволяє на більш високому рівні пояснити зміст того чи іншого вивчає мого матеріалу Такі уроки викликають в учнів справжній інтерес, примушують працювати всіх і якість знань при цьому помітно зростає.

Окрім програм з фізики також учителі створюють електронні підручники.

Електронний підручник – це основне навчальне електронне видання зі систематизованим викладом дисципліни, що відповідає офіційно затвердженій навчальній програмі і реалізує переваги розв'язання навчальних завдань засобами інформаційно-комунікаційних технологій. Електронний підручник не може бути зведений до паперового варіанту без втрати його дидактичних властивостей.

Звертаємо увагу, що електронна реалізація засобів навчання має забезпечувати переваги інформаційно-комунікаційних технологій. До таких засобів за аналогією зі стандартними засобами навчання слід віднести: електронні посібники, навчально-наочні посібники, словники, енциклопедії тощо.

Розробка електронних підручників та посібників передбачає дотримання

наступних дидактичних принципів:

• Модульність;
• Наявність та чіткість визначення навчальних цілей;
• Самодостатність;
• Когнітивність;
• Орієнтація на самоосвіту;
• Інтеркативність;
• Наявність елементу супроводу;
• Наявність дружнього інтерфейсу.
• З метою підвищення ефективності використання електронних засобів навчального призначення у навчальному процесі;
• Розробка електронних посібників, бібліотек електронної наочності для мультимедійної підтримки профільного навчання;
• Можливості електронних засобів навчального призначення у формуванні єдиного інформаційно-освітнього середовища навчального закладу.

Позитивними моментами використання мультимедійних засобів є:

• Покращення сприйняття предмета, що вивчається; образи без надмірних усиль запам'ятовуються.
• Мультимедійні засоби дають можливість відтворювати фізичні процеси, про які на уроках можна лише говорити, звертаючись лише до уяви учнів,

спираючись на їхнє абстрактне мислення.

• Є можливість доповнювати, корегувати, змінювати, повторювати деякі епізоди, завдяки використанню можливостей комп'ютерної техніки.
• Використання мультимедійних засобів сприяє створенню позитивної атмосфери, що має велике значення для сприйняття інформації.

Як вважають науковці з даної проблеми, застосування комп'ютера в навчанні стане активним і переважаючим порівняно з чинною методикою, якщо будуть такі його форми, за яких отримуються якісні й кількісні переваги. Під якісними перевагами розуміємо розширення можливості аналізу фізичних явищ і процесів (а відповідно, поглиблене й усвідомлене вивчення курсу фізики), під кількісними – вивільнення резервного часу на уроці.

Важливим етапом  застосування інформаційно-комунікаційних технологій є використання засобів мультимедіа. (Поняття мультимедіа означає поєднання у межах одного документа або програми елементів, що діють на різні органи відчуттів. Це відео, аудіо, графічна інформація). Використання мультимедійних засобів дозволяють не лише підтримувати в учнів пізнавальну діяльність,  а й осучаснити предмет, зробити його більш наочним і як наслідок доступним для сприйняття. Можна назвати велику кількість позитивних моментів використання на уроках мультимедійних засобів, але зупинимося на найважливіших:

•       яскраві, красиві, динамічні образи предметів та фізичних явищ і процесів швидко і на довго запам’ятовуються;
•       користуючись властивістю рухливості зображень є можливість їх змінювати, переходити до попереднього моменту, повторити його і так далі;
•       за допомогою мультимедіа є реальна можливість відтворення таких процесів і явищ, які раніше учні могли представити лише за допомогою своєї уяви, спираючись на абстрактне мислення;
•       використання мультимедіа створює позитивну атмосферу на уроці, що впливає на покращення сприйняття інформації учнями.

Комп'ютеризація навчального процесу можлива лише у процесі спільної роботи адміністрації, вчителів і науковців, що спеціалізуються на розробці програм навчання. Реалізація цих цілей буде варіюватися від школи до школи, від одного шкільного предмета до іншого, від учителя до вчителя, від одного року навчання до іншого. Але важливо зазначити, що всі ці варіації будуть відбуватися у межах загальних цілей, розглянутих у певній послідовності, що дозволить кожному учню рік у рік поповнювати свої знання й формувати нові практичні навички роботи з комп'ютером на основі раніше здобутого досвіду. Основні методи й підходи до рішення завдань, способи машинної обробки інформації й соціальних аспектів комп'ютеризації будуть поступово ускладнюватися й обговорюватися протягом усього циклу навчання фізики. У такій ситуації комп'ютер стане засобом поширення й обміну інформацією між учнями й учителями. Тому комп'ютерна діяльність на уроці сприяє розвитку у дитини підвищеного інтересу до фізики.
   Перспективи подальших пошуків у напрямку дослідження полягають в удосконаленні методики викладання понять шкільного курсу фізики основної школи засобами інформаційно-комунікаційних технологій.

Таким чином, настав час озброїти вчителя новим інструментом і результат негайно позначиться на наступних поколіннях.

Література

1. Про затвердження Правил використання комп'ютерних програм у навчальних закладах [Електронний ресурс] : Наказ Міністерства освіти і науки України 02.12.2004 N 903 / Зареєстровано в Міністерстві юстиції України 17 січня 2005 р. за N 44/10324. – Режим доступу : http://zakon.nau.ua/doc/?code=z0044-05
2. Сирбієнко Г. Сучасний урок і інтерактивні технології навчання.

Харків – видав. гр. «Основа» - 2003р.

3. «Використання інформаційних технологій у шкільному курсі фізики» - Шушпанові О. Л., – науково-методичний журнал Фізика в школах України №8(36) квітень 2005р.;
4. Педагогічний програмний засіб для загальноосвітніх навчальних закладів "Бібліотека електронних наочностей "Фізика, 7-9 кл.". Версія 1.0. /автори сценарію: О.І. Бугайов, М.В. Головко, B.C. Коваль. - К : Квазар-Мікро, 2004.
5. Використання інформаційних технологій на уроках фізики в основній школі. //Інтернет ресурси.