Вивчення нового навчального матеріалу з фізики засобами компьютерних технологій

Вивчення нового навчального матеріалу з фізики засобами комп’ютерних технологій.

 Яким повинно бути сучасне заняття з фізики, головною  задачею якого є вивчення нового матеріалу? В рішенні цієї проблеми важливо знайти шляхи, які дозволять підвищити ефективність заняття для формування глибоких знань студентів,  для підготовки  їх до сучасного життя та трудової діяльності. 

Одним з важливіших шляхів удосконалення заняття є набір оптимального комплексу завдань не тільки для вчителя ( пояснити, повторити, закріпити, запитати тощо), але і студентів (оволодіти поняттям, законом, виділити головне, зрозуміти та вивчити вивід формули, навчитись розв’язувати даний тип завдань, експериментально виміряти фізичні величини, та розуміти фізичні явища, тощо).  При традиційному проведенню занять на контроль, повторення та закріплення матеріалу приблизно відводиться до 30 хвилин учбового часу. Тобто фактично упор дається не на вивчення нового матеріалу, а на перевірку добутих раніше знань. Часу на вивчення нового матеріалу не вистачає. Тому було  знайдено  рішення цієї проблеми. Погляд впав на персональний комп’ютер.

На сьогодні стрімко відбулася зміна ролі комп'ютера в навчанні. Із засобу, який використовується лише на уроках інформатики, комп'ютер перетворився на активного помічника викладача - предметника. На думку українських науковців - освітян, нові комп'ютерні технології навчання дозволяють підвищити ефективність практичних і лабораторних занять з природничо-наукових дисциплін як мінімум на 20%, а об'єктивність контролю знань студентів на -15-20%.
       З поширенням у світі інформаційно-комп'ютерних і телекомунікаційних технологій склалися передумови для широкого використання інформаційних технологій у процесі вивчення фізики. На підтвердження цього - думка ряду експертів, згідно якої з розвитком інформаційних технологій на навчання можна буде відводити до 40% навчального часу, поєднуючи їх із традиційними формами занять  і самоосвітою.
   Також виокремлюють психологічні принципи, які впливають на якість навчання з використанням інформаційних технологій: ретельне та детальне планування навчальної діяльності, її організація, чітка постановка цілей і завдань навчання; розробка навчально-методичних матеріалів, які базуються на психологічних закономірностях сприйняття, пам'яті, мислення, уваги, а також вікових особливостей студентів; наявність зворотного зв'язку між студентом і викладачем, який забезпечує психологічний комфорт у процесі навчання; здатність студента самостійно працювати з інформацією.
   Таким чином, новітні інформаційні технології навчання передбачають широке використання комп'ютерної техніки та спеціального програмного забезпечення як потужного засобу навчання фізики.
   Проблемами впровадження ІКТ у навчальний процес з фізики займалися: О. Бугайов, Є. Коршак, М. Головко, В. Заболотний, Ю. Жук, О. Ляшенко, Н. Сосницька, М. Шут та ін. У працях цих вчених розглядаються питання удосконалення фізичного експерименту засобами ІКТ; поєднання традиційних засобів навчання, зокрема підручника з фізики, з електронними; розробки ППЗ з вивчення окремих тем курсу фізики.  

Використання комп'ютерів у навчальному процесі відбувається за таким напрямком як засіб індивідуалізації навчання. Для цього використовують тестові програми. Комп'ютер не тільки оцінює відповіді, а й може видавати рекомендації щодо виправлення помилок.   Інформатизація навчання потребує від викладачів та студентів комп'ютерної грамотності, що передбачає: знання основних понять інформатики та комп'ютерної техніки; знання сучасних операційних систем та їх основних команд; знання сучасних операційних середовищ загального призначення та їх функцій; уміння працювати в текстовому редакторі, тощо.
   Упровадження нових технологій у навчальний процес сприяє всебічному розвитку й формуванню світогляду студентів. Сучасний розвиток інформаційних технологій дає можливість активно застосовувати їх на уроках фізики. Наприклад супровід демонстраційного експерименту на лекційних заняттях (використання анімацій, відео-фрагментів, фізичних дослідів, ілюстрацій запропонованих на дисках); застосування комп'ютерних моделей під час пояснення нового матеріалу; застосування комп'ютера в лабораторних роботах і комп'ютерному практикумі; самостійна робота при  підготовці рефератів, доповідей , тощо з використанням комп'ютера.
   Найбільш складним видом занять у навчальному процесі на базі інформаційних технологій є лабораторна робота. Необхідно щоб вона активно виконувалася студентами і навчала основам експериментаторського мистецтва, основним методикам проведення наукового експерименту й осмисленої  обробки його результатів. Комп'ютерна лабораторна робота повинна носити дослідницький характер і прививати студентам навички й уміння, близькі до тих, які отримує експериментатор під час виконання звичайної лабораторної або експериментальної роботи. Студенти ознайомлюються з необхідним обладнанням, етапами виконання роботи, навчаються змінювати необхідні параметри, тощо.  

Найдоцільнішим є використання комп'ютерної моделі для демонстрацій під час пояснення нового матеріалу, розв'язування практичних задач. Наприклад,  вивчення складу та принципу дії різних фізичних пристроїв – невід’ємна частина сучасного заняття з фізики. Викладач демонструє роботу пристрою та розповідає про принцип  його дії, використовує при цьому  модель чи схему. Але студентам складно уявити усі фізичні процеси, які  забезпечують роботу цього  пристрою, а комп’ютерна програма  дозволяє більш детально зібрати цей пристрій з окремих деталей та провести увесь процес його дії з декількома прокрутками мультимедіа.

Великий вибір цифрових навчальних ресурсів дозволяє викладачу  вибрати програмне забезпечення для реалізації будь яких  складних завдань. Ці програми дуже різноманітні: джерела додаткової інформації, демонстраційні, тренажерні, віртуальні лабораторні роботи, інтерактивні і мультимедійні додатки, цифрові лабораторії "Архімед", «L-mikro» тощо.

На заняттях з фізики у Запорізькому музичному училищі ім. П.І.Майбороди використовується різне програмне забезпечення:

- Репетитор по фізиці. Даний учбовий матеріал  має вигляд тестів, тому його можна використовувати на заняттях  при закріпленні та контролі знань студентів;

- Комплект електронних посібників з курсу фізики (10-11 клас:  механіка, молекулярна фізика, електрика та  магнетизм, оптика та атомна фізика, завдання по фізиці, тощо);

- Демонстраційні експерименти. В них упор дається на автоматизовані системи обробки  та представлення експериментальних даних.

- Віртуальні лабораторні роботи за курсом (virtlab_disk1_demo, virtlab_disk2_demo, physlabs, тощо);

- Мультимедійний посібник з фізиці «Бібліотека наочних посібників». Містить велику кількість динамічних ілюстрацій, анімацій, відеоматеріалів, формули по фізиці та математиці, таблиці, моделі, схеми,  довідковий  матеріал, завдання,  тощо.

   Завдяки комп'ютерним моделям з фізики у процесі навчання вдається досягнути дуже вагомих методичних результатів: підвищення інтересу до фізики та інформатики, здобуття глибших знань з цих предметів і розвиток творчих та наукових  здібностей студентів, зменшити час перевірки знать та закріплення нового матеріалу, за допомогою електронних тестів та тренажерів.
   Уміле поєднання викладачем комп'ютерних технологій і традиційних методів викладання фізики дадуть бажаний результат: високий рівень засвоєння знань з фізики й усвідомлення їх практичного застосування. Використання нових засобів навчання - це є засіб підтримки зацікавленості фізикою. Зокрема, мультимедійні засоби не лише підтримують бажання пізнавальної діяльності, а й осучаснюють цей  предмет, роблять фізику більш близькою, зрозумілою і наочною.
   Можна назвати багато позитивних моментів використання такої методики: 1) яскраві образи без надмірних зусиль надовго запам'ятовуються; 2) завдяки рухливості малюнків, схем, таблиць, графіків є не тільки можливість їх змінювати, а й повернутися до попереднього моменту, повторити певний епізод, якщо виникла у цьому потреба; 3) мультимедійні засоби дають можливість відтворити фізичні процеси, про які на уроках можна говорити, звертаючись лише до уяви студентів, спираючись на їхнє абстрактне мислення; 4) використання мультимедійних засобів на заняттях сприяє створенню позитивної атмосфери, що має велике значення для сприйняття фізичної інформації.
    Використання нових інформаційних технологій є безперечно ефективним на заняттях з фізики. Крім високої якості засвоєння матеріалу, студенти  виявляють гарний емоційний настрій і бажання вивчати цей предмет.
  

                                                       ЛІТЕРАТУРА

1. Бугайов О.І., Коваль B.C. Комп'ютерна підтримка курсу фізики в середній школі: реальність і перспективи / О.І. Бугайов, B.C. Коваль // Фізика та астрономія в школі. -2001. - №3.
2. Концепція Програми інформатизації загальноосвітніх навчальних закладів, комп'ютеризації сільських шкіл // Комп'ютери у школі та сім'ї. -2000-№3-С3-10.
3. Концепція Програми інформатизації загальноосвітніх навчальних закладів, комп'ютеризації сільських шкіл // Комп'ютери у школі та сім'ї. -2000.-№4.-С4-6.
4. Основи нових інформаційних технологій навчання: Посібник для вчителів / авт. кол.; за ред. Ю.І. Машбиця / Інститут психології імені Г.С. Костюка АПН України. - К. : ІЗМН, 1997. - 264 с
5. 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.
6. Шут М.І. Застосування до навчання фізики складових сучасного навчального середовища / М.І. Шут // Збірник наукових праць Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини / гол. ред. М.Т. Мартинюк. - Умань : СПД Жовтий, 2008, Ч. 2. -С. 306-317.