Комплексное применение мультимедийных и традиционных средств обучения физике в условиях инновационной образовательной среды

Комплексное применение мультимедийных и традиционных средств обучения физике в условиях инновационной образовательной среды

В соответствии с проектами новых федеральных государственных образовательных стандартов для основного общего и среднего (полного) общего образования к учащимся, освоившим образовательную программу, помимо предметных, предъявляются личностные и метапредметные требования. Изменения в требованиях к результатам образования приводят к изменению целей обучения, в частности обучения физике в школе. На первое место помимо формирования определенных знаний и умений выходят задачи развития научного мышления и формирования метапредметных знаний и умений, а именно формирование представлений о метапредметных понятиях, универсальных учебных действий, развитие познавательной самостоятельности и мировоззрения учащихся, соответствующего современному уровню развития науки.

Решение поставленных задач, на мой взгляд, возможно только при создании новых условий обучения, реализовать которые можно в рамках инновационной образовательной среды (ИОС). Под ИОС (инновационной образовательной средой) понимается совокупность окружающих учащихся материальных и духовных условий, необходимых для осуществления эффективного взаимодействия участников образовательного процесса за счет изменения целей, содержания, методов и форм обучения. На практике инновационная образовательная среда представляет собой совокупность нескольких компонентов, каждый из которых включается в работу в определенный момент и решает определенные задачи. К таким компонентам можно отнести возможности образовательного учреждения, учреждений дополнительного образования и ресурсных центров.
    Однако нужно понимать, что на качество обучения физике и достижение целей, стоящих перед образованием, влияет не только структура образовательной системы, но и используемые методы, средства и формы обучения.

Так одним из средств, с которым работают учитель и учащиеся в рамках каждого компонента ИОС (инновационной образовательной среды), выступают новые компьютерные технологии (последнее время чаще называемые мультимедийными), особенностью которых является то, что значительная часть управления познавательной деятельностью учащегося осуществляется через специально разработанные средства. Эти технологии, несущие новые способы представления, хранения, передачи и обработки информации, позволяют перейти к более эффективным формам организации учебной деятельности.

В научно-методической литературе можно встретить мнение, что средства ИКТ (информационных и коммуникационных технологий) вполне могут заменить традиционные технические средства обучения, а также средства изобразительной наглядности. Но я считаю, что современные компьютерные средства не могут заменить средства натуральной наглядности. Наглядность, в особенности наблюдение натуральных объектов в их естественных условиях, несомненно, имеет большое значение и служит исходным пунктом знаний детей об окружающем мире. Она дает учащимся полную убежденность в истинности наблюдаемого явления. Поэтому модели технических устройств (например, электродвигателя) и реальный демонстрационный эксперимент должны оставаться основными, а средства ИКТ (информационных и коммуникационных технологий) только вспомогательными, дополняющими их.  Сочетание же мультимедийных и традиционных средств позволит избежать быстрой утомляемости учащихся за счет использования различных способов предъявления информации и различных видов деятельности.

Чем более разнообразны чувственные восприятия учебного материала, тем лучше он усваивается. 

Наиболее эффективное усвоение учебного материала может быть достигнуто тогда, когда информация дается в трех видах (или их сочетании): конкретно-образном, схемно-модельном и знаковом (словесном).

Условия для такого представления материала создаются при комплексном использовании средств обучения.

В основе  комплексного применения  средств обучения лежат взаимодействие различных психических процессов, психологические закономерности ощущения, восприятия и переработки информации, соответствие характера средств обучения поставленной педагогической задаче, связь применяемых средств обучения с практикой и жизненным опытом учащихся.

Готовясь к уроку, я заблаговременно могу создавать по каждой теме дидактические средства, представляющие собой комплекс средств, оптимально сочетающих их дидактические возможности. Применение средств можно назвать комплексным, если их дидактически и методически обоснованная совокупность направлена на решение конкретных учебно-воспитательных задач. 

Выбор средств для создания таких комплексов может быть обусловлен:

1)       особенностью познавательной деятельности учащихся;

2)       особенностью методики обучения;

3)       количеством времени, необходимым для изучения материала.

В данный комплекс могут войти традиционные средства обучения и мультимедийные, причем либо готовые на основе материалов современных мультимедиа библиотек, либо созданные самим учителем.

Традиционные средства обучения применяются в процессе обучения физике давно. Но активное воздействие на их содержание и структуру, то есть интерактивность,  было невозможно. Это и обусловливало подходы к созданию комплексов средств обучения, поскольку одно средство не могло отражать все необходимые дидактические и методические принципы обучения для выполнения поставленной учебно-воспитательной задачи.

Мультимедийные средства дают широкие возможности для работы с информацией: хранение большого объема информации на одном носителе, удобное перемещение по информационному тексту при помощи системы ссылок, сопровождение информации аудио и видеофрагментами, работа с каждым из этих фрагментов (остановка кадра, увеличение интересующего фрагмента), расширение возможностей модельного эксперимента и т.п.

Входящие в комплекс средств части должны быть взаимосвязаны и взаимообусловлены. Если в учебном процессе необходимо работать только со статической информацией (таблицы, схемы и т.п.), то необходимости использования компьютера вместо традиционных средств обучения (графопроектора, диапроектора) нет. В то же время потенциал старых учебных фильмов эффективнее использовать, переведя их в цифровой формат и показывая с помощью компьютера и мультимедиапроектора, так как в этом случае есть возможность продемонстрировать отдельные фрагменты и кадры, акцентируя внимание на особенностях явлений и характеристиках изучаемых объектов. При наличии интерактивной доски появляется возможность выделения, увеличения и динамической работы с отдельными частями кадра фильма.

Презентации, выполненные в программе Power Point, не только полностью заменяют диафильмы и транспаранты к графопроектору, но и имеют преимущества, так как позволяют изменять последовательность использования кадров, работать с системой ссылок, логически возвращаться к обобщающему слайду.

Работа с динамическими компьютерными моделями создает возможность «наблюдать» явления, которые невозможно увидеть человеческому глазу даже с помощью современного физического оборудования.

Другим направлением работы с компьютерными моделями является их использование в совокупности с реальным физическим экспериментом. В этом случае работа с моделями позволяет учащимся лучше воспринимать основные характеристики и свойства наблюдаемых объектов и явлений, осознавать существующие связи и закономерности. Такая деятельность наиболее эффективна, нежели просто работа с компьютерными моделями,  на уроках в основной школе, так как она не позволяет излишне теоретизировать знания по физике и раскрывает их практический потенциал. Кроме того, в рамках ИОС (инновационная образовательная среда) это позволяет значительно разнообразить исследовательскую деятельность учащихся, в которой реально происходящие процессы изучаются на количественном уровне с помощью компьютерных моделей.

Кроме того, как на уроке, так и во внеурочной деятельности, возможно, так построить процесс обучения, чтобы учащиеся сами анализировали условия протекания процессов, определяли основные закономерности и принимали участие в разработке и создании моделей. Тогда, учебный процесс будет максимально приближен к процессу научного познания, что создает условия для развития основных мыслительных операций. В результате такой деятельности у учащихся формируются обобщенные представления о характере научной деятельности и основных этапах и принципах научного познания. Другими словами, формируется метапредметные знания – «знание о знании и способах его получения».

         Преподавание физики, в силу особенностей самого предмета, представляет собой наиболее благоприятную сферу для применения современных ТСО (технических средств обучения) и информационных технологий.  В процессе преподавания физики, информационные технологии могут использоваться в различных формах. В своей практике я применяю ТСО (технические средства обучения) и информационные технологии во время лекций, практических и лабораторных занятий, при самоподготовке, для контроля и самоконтроля степени усвоения учебного материала.    ПК (персональный компьютер), несомненно, незаменимый помощник. Я его использую в разных целях:

– для индивидуализации учебного процесса,
– как средство наглядности учебного процесса,
– путь поиска информации из самых широких источников (Интернет),
– способ моделирования изучаемых процессов или явлений, организации коллективной и групповой работы (проекты) и др.,
– средство разработки и подготовки различных видов учебно-методического сопровождения урока, т.е. использование компьютера для подготовки необходимых материалов (поурочное планирование, методические разработки, индивидуальные задания, контрольные и другие виды работ) и т.д.

     Используемые мною направления можно представить в виде следующих основных блоков:

– разработка и применение мультимедийных сценариев уроков; 
– применение готовых мультимедийных курсов, обучающих программ, энциклопедий; 
– проверка знаний на уроке; 
– внеурочная деятельность.

Разработка и применение мультимедийных сценариев уроков        

Сценарий урока представляет собой его мультимедийный конспект, содержащий краткий текст, основные формулы, чертежи, рисунки, видеофрагменты, анимации  Использование таких сценариев высвобождает большое количество времени, которое можно употребить для дополнительного объяснения материала.

Применение готовых мультимедийных курсов, обучающих программ, энциклопедий 

Обучающие программы предоставляют возможности компьютерного моделирования опытов и экспериментов в игровой форме. Учащиеся самостоятельно могут сконструировать атом, увидеть, как возникает невесомость в движущемся лифте, как движется броуновская частица. На глазах ребенка происходит процесс диффузии и т.д. К тому же, если что-то не получилось, можно повторить все сначала. Среди источников информации следует особо отметить сеть Интернет, где в свободном доступе находится большое количество фотографий и фрагментов видеофильмов различных физических явлений.

Проверка знаний на уроке 

Для контроля знаний на уроке помимо традиционных контрольно-измерительных материалов мною используются специально составленные мультимедийные презентации и компьютерный тренажер "Активная физика".

Презентации, посвященные проверке знаний учеников, содержат материалы, отображающие ключевые эксперименты пройденной темы или демонстрирующие изученное физическое явление. Еще один способ использования ТСО (технического средства обучения) – это компьютерное тестирование, которое дает возможность индивидуализировать и дифференцировать задания путем разноуровневых вопросов. К тому же, тесты на компьютере позволяют вернуться к пропущенным вопросам и сделать «работу над ошибками».

Внеурочная деятельность

Много новых возможностей ТСО (технические средства обучения) открывают для проведения внеурочной работы с детьми: подготовка и проведение традиционной научно-практической конференции в школе (оформление и защита проектов и исследовательских работ), подготовка к естественнонаучному турниру школьного и муниципального уровней, подготовка к олимпиаде по предмету, различные конкурсы. Данное направление содержит в себе задания, выполнение которых предполагает не только непосредственное общение ученика с учителем, но и посредством электронной почты.

В каждом классе есть такие ученики, которые при прохождении нового материала по некоторым темам по заданию учителя заранее готовят к уроку презентации, для чего самостоятельно ведут поиск в сети Интернет, сканируют необходимые рисунки и схемы. На уроке они выступают с этими презентациями, объясняя новый материал. Учитель при этом дает необходимые пояснения и комментарии. В качестве примера можно привести несколько таких тем: простые механизмы, виды теплопередачи, устройство атомного реактора, электрические двигатели и т.д.

       Накопленный мною опыт, частично отраженный в настоящей работе, показывает, что применение ТСО (технических средств обучения) и информационных технологий на уроках физики и во внеурочной деятельности расширяет возможности творчества, как учителя, так и учеников, повышает интерес к предмету.

      Внедрение в образование современных ТСО  (технических средств обучения) повышает общий уровень учебного процесса, усиливает мотивацию обучения и познавательную активность учащихся, постоянно поддерживает учителей, в том числе и меня, в состоянии творческого поиска дидактических новаций. Но как бы ни использовались современные ТСО (технические средства обучения), личность учителя всегда играет главенствующую роль. И  ни одна образовательная технология не является универсальной и применимой в любых ситуациях. Очень часто применение ИКТ (информационные и коммуникационные технологии) в обучении физике не целесообразно. Можно привести примеры данных учебных ситуаций:

1. В течение всего урока (сообщение нового материала) учитель демонстрирует мультимедийный курс при объяснении, пользуясь рисунками, анимациями, а учащиеся читают текст, повторяющий текст учебника, на экране.
2. Реальный физический эксперимент, самостоятельные наблюдения учащихся заменяются демонстрацией компьютерных экспериментов в тех ситуациях, когда возможно и целесообразно проводить именно реальные наблюдения (колебания математического маятника, движение тела по наклонной плоскости и т.п.).
3. Живая речь, определяющий фактор коммуникативного поведения педагога, заменяется дикторским текстом, озвучивающим модели, анимации и определения в ЭОР (электронно-образовательных ресурсах).

Таким образом, несмотря на широкое внедрение компьютерных технологий во все сферы жизни, в том числе и в образование, даже в условиях инновационной образовательной среды в рамках работы каждого из ее компонентов они должны использоваться в комплексе с традиционными средствами эффективно дополняя их, создавая новые возможности для работы, но не заменяя. Такой подход позволяет организовать дидактически целесообразный процесс обучения и способствует формированию у учащихся обобщенных представлений об окружающей действительности.