Публикация «Компьютерные технологии в изучении физики как средство повышения мотивации и развития познавательного мышления учащихся»

 

МБОУ СОШ № 2 г. Никольска

 

СООБЩЕНИЕ

по теме

«Компьютерные технологии в изучении физики

как средство повышения мотивации и

развития познавательного мышления учащихся»

 

Учитель Пахолкова О.И.

 

2015

Введение.

Физика -  один из наиболее интересных, увлекательных, доступных и в то же время достаточно сложных учебных предметов в школьной программе. Физика – это фундаментальная наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения .

 С годами наблюдается понижение интереса к предмету, а вместе с этим понижение уровня знаний. Эта проблема объясняется сложностью предмета, недостаточностью наглядного материала, отсутствием оборудования, дефицитом научной и дополнительной литературы. По сложности материала в старшем звене физика опережает даже математику и химию в результате значительная часть учащиеся испытывают затруднения и теряют интерес к предмету, не реализуют свой творческий потенциал в полной мере. Современного ученика сегодня очень трудно чем-либо удивить. Стандартный комбинированный урок для них скучен, неинтересен.

А день сегодняшний требует от выпускника не столько умений выполнять указания, сколько решать проблемы жизни самостоятельно, проводить исследования, давать экспертные заключения, создавать проекты. Изменившееся качество жизни диктует дать школьникам такое образование, которое подготовит их к жизни динамичного общества, меняющегося мира, причем это касается и личной и профессиональной сфер..

Столкнувшись с такой проблемой на своих уроках, я пришла к выводу, что применение ИКТ на уроках физики является эффективным фактором для развития мотивации учащихся, активизации их познавательной деятельности, позволяет сделать физические явления доступнее и понятнее.

Средства ИКТ позволяют учителю значительно расширить возможности предъявления разного типа информации. При дидактически правильном подходе компьютер активизирует внимание учащихся, усиливает их мотивацию, развивает познавательные процессы, мышление, внимание, развивает воображение и фантазию, проводит моделирование сложных физических процессов и объектов; осуществляет автоматизированный контроль качества полученных знаний; реализует технологию дистанционного и личностно-ориентированного обучения. Компьютер может использоваться на всех этапах процесса обучения: при объяснении нового материала, закреплении, повторении, контроле ЗУН. Использование компьютера на уроках дополняет учебный процесс, является неотъемлемой его частью, повышает активность учащихся, развивает их способности, побуждает к получению знаний, расширяет кругозор, повышает качество образования. Современный урок физики сегодня уже нельзя представить без использования на уроке компьютера, который не дает учителю забывать о том, что физика - наука экспериментальная и изучение физики трудно представить без лабораторных работ.  Оснащение физического кабинета не всегда позволяет провести программные лабораторные работы, не позволяет вовсе ввести новые работы, требующие более сложного оборудования. На помощь учителю приходит компьютер, который позволяет проводить более сложные лабораторные работы. В них ученик может по своему усмотрению изменить исходные параметры опытов, наблюдать, как изменяется в результате само явление, анализировать увиденное, делать соответствующие выводы.

Эффективность применения компьютеров в учебном процессе зависит от многих факторов. Физика - наука экспериментальная, её всегда преподают, сопровождая демонстрационным экспериментом.

I. Компьютерные модели

Компьютер на уроках физики, прежде всего, позволяет выдвинуть на первый план экспериментальную, исследовательскую деятельность учащихся. Замечательным средством для организации подобной деятельности являются компьютерные модели.

Компьютерное моделирование позволяет создать на экране компьютера живую, запоминающуюся динамическую картину физических опытов или явлений и открывает для учителя широкие возможности по совершенствованию уроков.

Компьютерные модели - компьютерные программы, имитирующие физические опыты, явления или идеализированные модельные ситуации, встречающиеся в физических задачах.

..Наибольший интерес у учащихся вызывают компьютерные модели, в рамках которых можно управлять поведением объектов на экране компьютера, изменяя величины числовых параметров, заложенных в основу соответствующей математической модели. Некоторые модели позволяют одновременно с ходом эксперимента наблюдать в динамическом режиме построение графических зависимостей от времени ряда физических величин, описывающих эксперимент. Подобные модели представляют особую ценность, так как учащиеся, как правило, испытывают значительные трудности при построении и чтении графиков.

Компьютерные интерактивные модели, представляющие собой схемы, графики, имитации процессов и экспериментов, задания, игры. Модели размещены по разделам: Механика, Молекулярная физика, Электродинамика, Оптика, Атомная физика, Астрономия ,Есть интерактивный цифровой учебник по физике. Пока доступны и активны не все параграфы, так как учебник находится в разработке, представлены интерактивные плакаты по физике. Их можно использовать на интерактивной доске при объяснении нового материала. Что же такое интерактивный плакат? Для этого нужно вспомним полиграфические учебные плакаты, которые когда-то были неотъемлемым атрибутом каждого урока. Учебный полиграфический плакат – это наглядно-дидактическое пособие. Иногда они были просто незаменимы при проведении уроков. Яркие, красочные изображения с кратким описанием помогали закрепить полученные знания. Интерактивный плакат– это электронный учебный плакат, имеющий интерактивную навигацию.

Использование интерактивных плакатов почти ничем не отличается от использования полиграфических плакатов. Поэтому методики использования учебных полиграфических плакатов на уроках подойдут и для использования интерактивных плакатов. Все, кто когда-то использовали на уроках обычные полиграфические плакаты, легко смогут заменить их интерактивными плакатами. Есть также интерактивные игры, например: Квест-игра "По страницам старого учебника" может быть использована для повторения и обобщения темы "Первоначальные сведения о строении вещества". Игра имеет 7 уровней. В каждом уровне нужно выполнить одно задание. Каждый последующий уровень открывается только при прохождении текущего уровня .

Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок, позволяя учителю продемонстрировать почти живьём многие физические эффекты, которые обычно мучительно и долго объясняются на пальцах. Кроме того, компьютерные модели позволяют учителю организовывать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности. На основе моделей можно вести изложение материала, составлять задания для тренинга по усвоению понятий и физических законов.

Однако перед каждым уроком, проводимым с использованием компьютера, учителю необходимо продумать, какие модели физических явлений, наблюдаемых на экране компьютера, наилучшим образом позволят добиться главной цели: понимания основных физических законов и умения применять их для анализа физических ситуаций.

Все модели в зависимости от использования на уроке можно разделить на несколько групп:

1. Модели – конструкторы

Например, модель электрической цепи (Цепи постоянного тока - Открытая физика). Модель представляет собой набор элементов цепи, с помощью которых на экране можно моделировать электрическую цепь. С использованием данной модели предлагаются ученикам следующие задания: найти ошибки в изображенной цепи, собрать цепь по образцу, по словесному описанию. Без мела и тряпки можно по щелчку мыши внести изменения в схему электрической цепи, кроме того, модель позволяет рассчитать значение силы тока и напряжения.

2. Модели опытов.

Например, опыты Фарадея (Открытая физика) по электромагнитной индукции.

3. Модели установок

Например, модель ядерного реактора (Открытая физика) не только заменяет старую таблицу, где указаны рабочие элементы установки, но и позволяет продемонстрировать принцип действия ядерного реактора, что невозможно сделать никаким другим способом.

4. Модели различных физических явлений.

Например, анимация – ядерные превращения (Открытая физика). Ученики 9 класса при изучении темы “Атомное ядро” учатся правильно находить неизвестный продукт ядерной реакции, но не всегда верно определяют: реакция синтеза или деления произошла в данном случае. Эта проблема разрешима с помощью данной модели.

Компьютерное моделирование эксперимента позволяет каждому ученику выполнять задание в удобном для него ритме, по-своему менять условия эксперимента, исследовать процесс независимо от других учащихся. Это также способствует выработке исследовательских навыков, побуждает к творческому поиску закономерностей в каком-либо процессе или явлении.

Чрезвычайно удобно использовать компьютерные модели, анимации и видеофрагменты в качестве демонстраций при объяснении нового материала. Согласитесь, гораздо проще и нагляднее показать, как электрон в соответствии с постулатами Бора (Открытая физика) перескакивает в атоме с орбиты на орбиту, что сопровождается поглощением или испусканием кванта, используя компьютерную модель, чем объяснять это при помощи доски и мела. А если учесть, что данная модель позволяет одновременно с переходом электрона на другую орбиту показать в динамическом режиме соответствующий переход на диаграмме электронных уровней, а также вид соответствующей спектральной линии, то становится ясно, что данную демонстрацию невозможно обеспечить другими средствами.

II. Компьютерные лабораторные работы

Считаю вполне обоснованным выполнение компьютерных лабораторных работ. Их несомненные преимущества:

не надо тратить время на раздачу и сбор многочисленного оборудования, следить за его сохранностью (тем более что его часто катастрофически не хватает);

возможность выполнения необходимого опыта нужное количество раз с точно заданными параметрами (хоть медленно, хоть быстро, в любой последовательности);

возможность изменения любого параметра в компьютерном эксперименте;

построение графиков и диаграмм, изменение направлений движения объектов;

выполнение экспериментальных задач, демонстрируемых как учителем, так и выполняемых самими учащимися;

удобные вопросы-тесты с моментальной проверкой результатов учителем и возможностью самопроверки, составленные так, что могут использоваться с технологией уровневой дифференциации;

дополнительные вопросы повышенного уровня сложности, которые можно использовать для индивидуальных заданий;

Практически каждый интерактивный эксперимент можно превратить в компьютерную лабораторную работу. Надо так составить задания творческого характера, изменяя параметры интерактивной модели, чтобы их решение можно было проверить компьютерным экспериментом. Поскольку данных заданий и тестов нет в мультимедийном курсе, то перед началом работы распечатанные задания раздаются учащимся. Фактически они являются нетрадиционным дидактическим материалом для организации и проведения лабораторных работ.

Виртуальная физика (или физика онлайн) это новое уникальное направление в системе образования. Ни для кого не секрет, что 90% информация поступают к нам в мозг через зрительный нерв. И не удивительно, что пока человек сам не увидит, он не сможет четко уяснить природу тех или иных физических явлений. Поэтому процесс обучения обязательно должен подкрепляться наглядными материалами. И просто замечательно, когда можно не только увидеть статичную картинку изображающую какое-либо физическое явление, но и посмотреть на это явление в движении. Данный ресурс позволяет педагогам в легкой и непринужденной форме, наглядно показать не только действия основных законов физики, но и поможет провести онлайн лабораторные работы по физике по большинству разделов общеобразовательной программы. Так например, как можно на словах объяснить принцип действия p-n перехода? Только показав анимацию этого процесса учащемуся, ему сразу всё становится понятным. Или можно наглядно показать процесс перехода электронов при трении стекла о шелк и после этого у учащегося уже будет меньше вопросов о природе этого явления. Помимо этого, наглядные пособия охватывают практически все разделы физики. Так например, хотите объяснить механику? Пожалуйста, тут вам анимации показывающие второй закон Ньютона, закон сохранения импульса при соударении тел, движение тел по окружности под действием сил тяжести и упругости и т.д. Хотите изучать раздел оптики, нет ничего проще! Наглядно показаны опыты по измерению длины световой волны с помощью дифракционной решетки, наблюдение сплошного и линейчатых спектров испускания, наблюдение интерференции и дифракции света и многие другие опыты. А как же электричество? И этому разделу уделено не мало наглядных пособий, так например есть опыты по изучению закона Ома для полной цепи, исследованию смешанного соединения проводников, электромагнитная индукция и т.д.

Таким образом процесс обучения из «обязаловки», к которой мы все с вами привыкли, превратится в игру. Учащемуся будет интересно и весело разглядывать анимации физических явлений и это не только упростит, но и ускорит процесс обучения. Помимо всего прочего может удастся учащемуся дать даже больше информации, чем он мог бы принять при обычной форме обучения. К тому же многие анимации могут полностью заменить те или иные лабораторные приборы, таким образом это идеально подходить не только для сельских школ, где к сожалению не всегда можно встретить даже электрометр Брауна, но и обычных школ небольших городов. Физика онлайн это интересно, познавательно, наглядно и легко доступно! физические явления можно изучать не только на уроках в школе, но и дома в свободное время и этот сайт дает им такую возможность!

II I   Компьютерное тестирование

Оправданно на уроках использование заданий с выбором ответов в виде электронных тестов. Электронные тесты хороши тем, что ученик после выполнения своего задания сразу видит результат проделанной работы и получает оценку своей деятельности.

Компьютерное тестирование дает возможность индивидуализировать и дифференцировать задания путем подбора разноуровневых вопросов, позволяет варьировать формы организации учащихся в группы. Так, например, в то время, когда более сильные ученики выполняют свои задания на компьютерах, остальные работают над простейшими письменными заданиями или отвечают устно.

Кроме того, можно ограничить время выполнения теста.

К тому же тесты на компьютере часто позволяют вернуться к неотработанным заданиям и сделать “работу над ошибками”.

Тестирование с помощью компьютера гораздо более привлекательно для ученика, нежели традиционная контрольная работа или тест на бумаге. Во-первых, ученик не связан напрямую с учителем, он общается в первую очередь с машиной. Во-вторых, тесты могут быть представлены в игровой форме. При неправильном ответе школьник может услышать смешной звук или увидеть неодобрительное покачивание головы какого-нибудь забавного героя. А если тест успешно пройден – ученику вручат виртуальный лавровый венок, в его честь зазвучат фанфары и в небе вспыхнет салют. Естественно, что такое тестирование не вызовет у ученика стресса или отрицательных эмоций.

Применение на уроках мультимедийных презентаций

Еще одно направление использования компьютера – это создание презентаций учителем к своим урокам.

Использование их в образовательном процессе позволяет повысить наглядность обучения и мотивацию к нему. Ещё К.Д. Ушинский заметил: «Детская природа требует наглядности». Наглядность материала повышает его усвоение, т.к. задействованы все каналы восприятия учащихся – зрительный, механический, слуховой и эмоциональный. Использование мультимедийных презентаций целесообразно на любом этапе изучения темы и на любом этапе уроке. Данная форма позволяет представить учебный материал как систему ярких опорных образов, что позволяет облегчить запоминание и усвоение изучаемого материала. Подача учебного материала в виде мультимедийной презентации сокращает время обучения. Учеников привлекает новизна проведения таких моментов на уроке, вызывает интерес.

Создавая презентацию, учитель на экран ПК выносит основные понятия, формулы, выводы по данному уроку, рисунки, таблицы, схемы, различные видеофрагменты физических явлений и демонстраций, необходимых для восприятия темы урока. В презентацию можно включить вопросы и задания на повторение и закрепление учебного материала, а так же осуществить быстрый контроль уровня усвоения учебного материала. Учитель создает презентацию в соответствии с собственным видением темы урока.

Опыт показывает, что использование презентаций на уроках способствует лучшему усвоению учебного материала, повышается активность учеников на уроке. Учащиеся имеют возможность не только услышать формулировку нового понятия, но и прочитать ее на экране, то есть мы задействуем для восприятия нового не только слух, но и зрение ребенка. Лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать!

Презентации Power Point позволяют полностью разработать сценарий урока. Дополнительные возможности данного редактора при настройке анимации позволяют двигаться словам, буквам и объектам; вставлять в презентации звуковые файлы, фрагменты фильмов. Проведение уроков-презентаций возможно для любого типа уроков. Будь то урок-лекция, урок решения задач, или обобщающий урок.

В учебные презентации очень удобно включать решения задач. В этом случае задачи разбираются устно, что развивает речь учащихся и формирует сосредоточенность и внимание на уроке.

Правда использование презентаций требует не только наличия ПК в кабинете физики, но и мультимедийного проектора.

При разработке плана урока необходимо учесть, что длительность работы ребят за компьютерами не должна превышать 20 – 25 минут, в зависимости от возраста учащихся, что соответствует санитарным нормам нахождения за компьютером. Кроме того, учащиеся обязательно должны в конце урока оформить небольшой отчёт (можно в виде ответов на заготовленные учителем вопросы) с осмыслением выполненной работы. Возможно, стоит обсудить всей группой основные трудности и обменяться мнениями о полученных результатах. Компьютерные уроки без указанной концовки, как показывает опыт, менее эффективны.

Наличие компьютера в кабинете позволяет разнообразить урок, сделать его более динамичным и интересным, продемонстрировать те явления и процессы, которые представить ребятам сложно, компьютерные демонстрации могут заменить недостающие опыты для правильного восприятия учениками темы. Компьютер позволяет не только моделировать явления, но и изменять условия протекания процессов, что позволяет детально понять и изучить явления.

Результат – растет интерес к физике, ребята учатся работать в группе, развиваются ораторские способности, навыки работы с дополнительной литературой.

Хочется сказать, что компьютер стал верным помощником в подготовке и проведении уроков физики, отрыл новые возможности в преподавании.

Перечень сайтов, которые я часто использую:

1.     Сайт «Классная физика» - содержит занимательный материал по предмету, тесты, контрольные и много другое.

2.     Сайт «Виртуальная лаборатория» - содержит множество виртуальных лабораторных работ.

3.     Сайт «Физика.ру» — данный ресурс содержит доступный, интересный

иллюстрированный материал в виде учебников по физике для 7, 8 и 9-го классов. Много качественных и расчетных задач, а также примеров разобранных решений задач для 7 и 8 классов.

4. ФИПИ (http://www.fipi.ru/) – демонстрационные версии тестов ГИА и

ЕГЭ.

5.Сайт по физике для учителей, родителей и учеников« Интерактивная физика».

6. 900 игр компьютерные модели.

Это лишь небольшой список всех ресурсов глобальной сети. Интернет сегодня переполнен информацией, но для того чтобы найти нужный ресурс иногда требуется затратить много времени. Что бы облегчить труд учителя при подготовке уроков с использованием ИКТ я разрабатываю электронное учебное издание, где будут включены разделы: Занимательная физика, готовимся к ГИА и ЭГЭ, виртуальный опыт, анимации и иллюстрации, таблицы и графики по различным разделам физики, перечень ссылок на полезные сайты .