Методика использования электронного учебника на уроках физики

Бронфман В. В., Шапиро М. А. Электростатика. М.: ИНТ, 1997. 17 с.+ дискета. Комплект предназначен для использования при изучении электростатики в средней школе. Не являясь последовательной поддержкой курса, он поможет учителю заинтересовать этой темой детей, лучше объяснить некоторые сложные для понимания вопросы, организовать исследования, которые невозможно провести в условиях обычной школьной лаборатории.

Изучаем движение (Measurement in Motion)

Learning in Motion Inc., русская адаптация ИНТ

Компьютерная среда  для изучения движений реальных объектов, записанных обыкновенной видеокамерой. Это новый инструмент для подготовки и проведения учебных исследований по физике, биологии и другим предметам  естественнонаучного цикла. Программа  позволяет измерить характеристики движения в кадрах фильма и проанализировать результаты, широко используя графики  и таблицы.

Категория пользователя: для V класса и старше. Платформа: Mac OS.

Носитель: дискеты, компакт-диск.

В комплект входит:

Изучаем движение: Справочное пособие. М.: ИНТ, 1998.27 с. Пособие  относится непосредственно к  программе и описывает подробно инструментарий и методику работы.

Компакт-диск, содержащий около 50 фильмов и упражнений (на английском языке).

Репетитор Физика 1C

Мультимедийный  электронный учебник для школьного  курса физики, содержащий демонстрацию физических явлений методами компьютерной анимации, компьютерное моделирование  физических закономерностей, видеоматериалы, демонстрирующие реальные физические опыты, набор тестов и задач для самоконтроля, справочные таблицы и формулы.

Категория пользователя: старшеклассники и абитуриенты.

Платформа: Windows.

Носитель: компакт-диск.

Физика для школьников и абитуриентов

Интос

Компьютерное пособие  для поступающих в вузы. Может быть использовано для индивидуальной подготовки, для проведения групповых занятий в компьютерных классах гимназий, школ, лицеев, а также подготовки к вступительным экзаменам в вуз. Категория пользователя: старшеклассники и абитуриенты.

Платформа: Windows.

Носитель: компакт-диск.

Серия электронных  учебников фирмы «Физикой»

Физика в картинках, Физика на Вашем PC

Содержат справочные сведения по физике, сопровождаемые изображениями  интерактивных экспериментов, а  также справочник формул, таблицы  физических величин, калькулятор. В  программу включены вопросы и  задачи, предусмотрена возможность  ввода ответов и их проверки.

Категория пользователя: VI—XI классы.

Платформа: MS-DOS.

Носитель: дискеты («Физика в картинках»), компакт-диск («Физика на Вашем PC»).

Открытая физика I, Открытая физика II

Новое поколение  программы «Физика на Вашем PC», в  котором используется интерфейс  Netscape. Содержит сборник компьютерных экспериментов по всем разделам школьного курса физики. Для каждого эксперимента представлены компьютерная анимация, графики, численные результаты, пояснение физики наблюдаемого явления, видеозаписи лабораторных экспериментов, вопросы и задачи. Категория пользователя: VI—XI классы.

Платформа: Windows.

Носитель: компакт-диск.

Варианты построения уроков с использованием электронного учебника

Электронный учебник  используется при изучении нового материала  и его закреплении (20 мин. работы за компьютером). Учащихся сначала опрашивают по традиционной методике или с помощью  печатных текстов. При переходе к  изучению нового материала ученики  парами садятся у компьютера, включают его и начинают работать со структурной  формулой и структурными единицами  параграфа под руководством и  по плану учителя.

Электронная модель учебника может использоваться на этапе  закрепления материала. На данном уроке  новый материал изучается обычным  способом, а при закреплении все  учащиеся 5-7 мин. под руководством учителя  соотносят полученные знания с формулой параграфа.

В рамках комбинированного урока с помощью электронного учебника осуществляется повторение и  обобщение изученного материала (15-17мин.). Такой вариант предпочтительнее для уроков итогового повторения, когда по ходу урока требуется «пролистать» содержание нескольких параграфов, выявить родословную понятий, повторить наиболее важные факты и события, определить причинно следственные связи. На таком уровне учащиеся должны иметь возможность поработать сначала сообща (по ходу объяснения учителя), затем в парах (по заданию учителя), наконец, индивидуально (по очереди).

Отдельные уроки  могут быть посвящены самостоятельному изучению нового материала и составлению  по его итогам своей структурной  формулы параграфа. Такая работа проводится в группах учащихся (3-4 человека). В заключении урока (10 мин.) учащиеся обращаются к электронной формуле параграфа, сравнивая её со своим вариантом. Тем самым происходит приобщение учащихся к исследовательской работе на уроке, начиная с младшего школьного возраста.

ЭУ используется как средство контроля усвоения учащимися  понятий. Тогда в состав электронного учебника входит система мониторинга. Результаты тестирования учащихся по каждому предмету фиксируются и  обрабатываются компьютером. Данные мониторинга  могут использоваться учеником, учителем, методическими службами и администрацией. Процент правильно решённых задач  даёт ученику представление о  том, как он усвоил учебный материал, при этом он может посмотреть, какие  структурные единицы им усвоены  не в полной мере, и впоследствии дорабатывать этот материал. Таким  образом, ученик в какой-то мере может  управлять процессом учения.

Учитель, в свою очередь на основе полученной информации также имеет возможность управлять  процессом обучения. Результаты класса по содержанию в целом позволяю учителю  увидеть необходимость организации  повторения по этой или иной структурной  единице для достижения максимального уровня обученности. Рассматривая результаты отдельных учащихся по структурным единицам, можно сделать аналогичные выводы по каждому отдельному учащемуся и принять соответствующие методические решения в плане индивидуальной работы. Наконец, Можно проследить динамику обучения ученика по предмету. Стабильно высокие результаты некоторых учеников даёт учителю возможность выстроить для них индивидуальную предметную траекторию.

Методическим объединениям и кафедрам учителей чаще интересны  результаты мониторинга по содержанию. Они получают полную информацию об усвоении каждой структурной единицы  учениками всей параллели. На основе таких данных выявляется материал, который вызвал затруднения у  учащихся, что позволяет на заседаниях кафедр и в рамках творческих групп  разрабатывать методические рекомендации по преодолению этих трудностей. Администрации  школы система педагогического  мониторинга позволяет отслеживать  уровень знаний учеников по предметам, видеть его динамику, активизировать методическую работу педагогов по конкретным проблемам содержания образования, контролировать оптимальность учебного плана и на основе данных педагогического  мониторинга осуществлять его корректировку.

Информационная  технология открывает для учащихся возможность лучше осознать характер самого объекта, активно включиться в процесс его познания, самостоятельно изменяя как его параметры, так  и условия функционирования. В  связи с этим, информационная технология не только может оказать положительное  влияние на понимание школьниками  строения и сущности функционирования объекта, но, что более важно, и  на их умственное развитие. Использование  информационной технологии позволяет  оперативно и объективно выявлять уровень  освоения материала учащимися, что  весьма существенно в процессе обучения.

Учёными было рассмотрено  применение электронной техники  для составления контрольных  работ, моделирования физических процессов  и явлений, компьютеризации физического  эксперимента, решения задач и  проведения количественных расчетов, разработки учащимися алгоритмов и  программ действий на базе компьютеров, осуществления самоконтроля и стандартизированного контроля знаний.

Проблема темпа  усвоения учащимися материала с  помощью компьютера (проблема возможной  индивидуализации обучения при классно-урочной  системе).

В результате использования  обучающих ППС происходит индивидуализация процесса обучения. Каждый ученик усваивает материал по своему плану, т.е. в соответствии со своими индивидуальными способностями восприятия. В результате такого обучения уже через 1-2 урока (занятия) учащиеся будут находиться на разных стадиях (уровнях) изучения нового материала. Это приведет к тому, что учитель не сможет продолжать обучение школьников по традиционной классно-урочной системе. Основная задача такого рода обучения состоит в том, чтобы ученики находились на одной стадии перед изучением нового материала и при этом все отведенное время для работы у них было занято. По-видимому, это может быть достигнуто при сочетании различных технологии обучения, причем обучающие ППС должны содержать несколько уровней сложности. В этом случае ученик, который быстро усваивает предлагаемую ему информацию, может просмотреть более сложные разделы данной темы, а также поработать над закреплением изучаемого материала. Слабый же ученик к этому моменту усвоит тот минимальный объем информации, который необходим для изучения последующего материала. При таком подходе к решению проблемы у преподавателя появляется возможность реализовать дифференцированное, а также разноуровневое обучение в условиях традиционного школьного преподавания.

При сопоставлении  вариантов будем исходить из того, что обучение осуществляется преимущественно  по дедуктивной схеме, т.е. путем  дифференциации некоторой «относительно  примитивной, но целостной основы». На этане введения знаний учащийся переходит от полного отсутствия знаний но подлежащей изучению теме к овладению ими в первом приближении. С учётом упомянутой схемы этот переход должен осуществляться таким образом, чтобы у учащегося сложился общий, не дифференцированный каркас требуемого знания, некоторое общее представление о теме. Основная форма усвоения — вербальная, часто в виде учебных правил, решение задач играет преимущественно вспомогательную иллюстративную роль. Этап проходит при максимальной помощи со стороны учителя.

На этапе тренировки, состоящем в решении задач, вербальное знание переходит в умение и навык, приобретает четкость, определенность. Решение задач вращается в главное средство обучения происходит дифференцирование исходного знания, оно наполняется частными, деталями. Этот этап, значительно превосходящий первый по трудности длительности, осуществляется при минимальной помощи со стороны учителя или даже при полном ее отсутствии.

Компьютерное обучение возможно в принципе на обоих этапах, но целесообразно. Ho чаще всего на втором.

Решающим аргументом является тот факт, что личность учителя играет при введении знания огромную стимулирующую роль, для  которой никакого эквивалента при  компьютерном введении знаний не существует и в обозримом будущем принципиально  не может появиться. База данных (память), на которую опирается учитель  и которая включает не только знания, приобретенные в результате внешне организованного и, в известной  мере, стандартизованного обучения, но также и неосознаваемый опыт, включающий продукты непроизвольной психической деятельности, несопоставимо богаче той, что может быть в распоряжении компьютера. На этапе тренировки, где преобладает самостоятельная работа учащихся, значимость этого фактора близка к нулю.

Компьютерная тренировка позволяет устранить давно известный  недостаток школьного обучения, состоящий  в том, что оно часто остается более или менее незавершенным, поскольку осуществляется преимущественно  на уровне этапа введения знания. Учебный  процесс строится обычно по принципу матрешки, т.е. усвоение последующей темы требует уверенного владения предыдущей, вплоть до умения решать задачи. Но школьных ресурсов на тренировку не хватает, и для многих учащихся обучение сводится к порождению цепочки не полностью усвоенных тем.

Весьма существенно, что автоматизация тренировки позволяет  гарантировать усвоение адекватного  знания и исправление ошибок, возникших  на предыдущем этапе. При изучении физики для этого может использоваться методика диагностирования психологических  причин ошибок, применимая, возможно, и  для других предметов.

По этим соображениям, говоря в дальнейшем о компьютеризации  обучения, будем иметь в виду преимущественно  этап тренировки и, следовательно, те предметы, усвоение которых предполагает выполнение многочисленных упражнений. Таковы, например, физика, математика, языки и т. п.

Проблема тренировки давно находится на периферии  научных интересов исследователей, что обусловило ее низкую психолого-педагогическую освоенность. Отметим в этой связи  два ее аспекта.

Во-первых, это недостаточность  имеющейся информации для организации  рациональной тренировки даже в рамках традиционного школьного обучения. Отсутствует, например, научно обоснованная методика подбора тренировочных задач. В школьной практике наборы таких задач составляются, как правило, эмпирически на уровне интуиции составителей и индивидуально для каждого конкретного случая. Не получил выхода в практику и не исследуется описанный П. А. Шеваревым феномен отрицательного воздействия на обучение связи между структурами учебного знания и учебных задач.

Второй аспект теоретической  неосвоенности тренировки — это неисследован-ность ее специфически компьютерной стороны и, как следствие, — отсутствие научных критериев и методов оценки обучающих компьютерных программ (ОКП), а также нормативной базы их производства. Закономерно поэтому, что предоставляемые сегодня рынком ОКП (государственное их производство отсутствует), — как правило, продукты интуиции, лишенные научного обоснования, и неудовлетворительность их качества давно уже отмечается в литературе. Высказываются, например, мнения о доминировании в производстве ОКП интуиции программистов, о недопустимости «захламления школы бессодержательными, хотя внешне эффектными обучающими программами», о необходимости внедрения в образование не новых информационных технологий вообще, а только их прогрессивных вариантов, поскольку «не всякое новое заслуживает внедрения, тем более — в такой деликатной сфере, как образование.

Поэтому для успешного  внедрения в школу компьютерного  обучения необходим научный подход, «серьезный (систематический анализ "знаний и умений” с точки  зрения содержащихся в них свёрнутых  умственных действий и операций являющихся внутренней основой этих "знаний и умений", которую как раз и нужно развернуть в программах pa6оты учебных компьютеров».

При этом будем иметь  в виду, компьютерное обучение —  новый способ формирования знаний, воздействие которого на учащихся может  быть только положительным, но и отрицательным, т.е. при определенных условиях оно  может приводить учебный процесс  к негативным результатам и наносить вред психике учащихся.Соответственно будем говорить в дальнейшем об экологически опасных и экологически безопасных ОКП. Экологически опасными могут быть в частности, ОКП, при составлении которых игнорируется упомянутый выше феномен.