Методика использования электронного учебника на уроках физики

Сегодня в педагогике и психологии большое внимание уделяется  вопросу развития в процессе обучения творческих способностей учащихся. Здесь  мы исходим из того, что тренировка — один из необходимых и важнейших  средств обеспечения высокий  эффективности обучения и развития творческого потенциала учащихся.

Для решения проблемы соотношения “компьютерного” и  “человеческого” мышления необходимо наряду с информационными методами обучения применять и традиционные. Используя различные технологии обучения, мы приучим учащихся к  разным способам восприятия материала: чтение страниц учебника, объяснение учителя, получение информации с  экрана монитора и др.. С другой стороны, обучающие и контролирующие программы должны предоставлять пользователю возможность построения своего собственного алгоритма действий, а не навязывать ему готовый, созданный программистом. Благодаря построению собственного алгоритма действий ученик начинает систематизировать и применять имеющиеся у него знания к реальным условиям, что особенно важно для их осмысления.

Информационная  технология позволит учащимся осознать модельные объекты, условия их существования, улучшая, таким образом, понимание  изучаемого материала и, что особенно важно, их умственное развитие. Следует отметить, что компьютер, как педагогическое средство, используется в школе, как правило, эпизодически. Это объясняется тем, что при разработке современного курса физики не стоял вопрос о привязке к нему информационной технологии. Применение компьютера, поэтому, оказывается целесообразным лишь при изучении отдельных тем, где имеется очевидная возможность вариативности. Для систематического использования информационной технологии в процессе обучения необходимо переработать (модернизировать) весь школьный курс физики.

При планировании уроков необходимо найти оптимальное сочетание  таких программ с другими (традиционными) средствами обучения. Наличие обратной связи с возможностью компьютерной диагностики ошибок, допускаемых  учащимися в процессе работы, позволяет  проводить урок с учетом индивидуальных особенностей учащихся. Контроль одного и того же материала может осуществляться с различной степенью глубины  и полноты, в оптимальном темпе, для каждого конкретного человека. Таким образом, предполагается, что  информационную технологию наиболее целесообразно  применять для осуществления  предварительного контроля знаний, где  требуется быстрая и точная информация об освоении знаний учащимися, при необходимости  создания информационного потока учебного материала или для моделирования  различных физических объектов.

Запуск программы  и заставка

Меню выбора

(установочный блок)

Демонстрационная  составляющая: мультфильмы, справочные материалы, физические и математические формулы и т.д. согласно заранее  разработанному сценарию

Имитационно-моделирующая составляющая

Задание. Ввод данных

НЕТ

Обработка данных

ДА

Моделирование и  вывод на экран

Формирование заключительных

кадров

Сообщение ученику

Сообщение учителю

(статистика)

Схема. 2. Структура  обучающей функции ППС.

Методические аспекты  сочетания традиционной и информационной технологий в обучении позволяют  отобрать учебные темы традиционного  курса, изучение которых можно проводить  с использованием ПЭВМ.

первый вид - это  совокупность материальных объектов (явлений, процессов), которые необходимо проанализировать и систематизировать ученику  для уяснения изучаемого материала.

второй вид - это  набор различных условий и  параметров, которые подбираются (задаются, вводятся учеником или учителем, программистом) с целью получения определенного  результата (выполнения задания) компьютерного  эксперимента.

Наглядность I рода - это все то, что учащиеся видят  непосредственно в результате проведения реальных физических экспериментов (внешний  и внутренний облик зданий, цехов  различных физических производств  и т.п).

Наглядность II рода - это символьная (модельная) запись проводимых или демонстрируемых  физических процессов и явлений,

Наглядность III рода - это мультимедийная наглядность, которая  позволяет не только сочетать в динамике наглядности I и II рода, но и значительно  расширить и обогатить их возможности  введением фрагментов мультимедиа  благодаря использованию информационной технологии. Отличительной особенностью III типа наглядности является возможность  объединения реального физического  объекта и его сущности на разных уровнях. Наряду с этим компьютер  предоставляет возможность пользователю (ученику или учителю) активно  подключаться к демонстрациям, ускоряя, замедляя или повторяя, по мере необходимости, изучаемый материал, управлять и  моделировать сложными физическими  процессами, систематизировать, классифицировать и фиксировать на экране монитора необходимую информацию и т.п.

Наглядные средства

Наглядность I рода Наглядность II рода

Наглядность III рода

Схема 3. Классификация  наглядных средств.

Из классификации  наглядных средств и предложенных выше определений видно, что наглядность III рода позволяет с высокой эффективностью изучать и моделировать физический объект и условия его существования, способствует повышению умственного  развития учащихся.

Таким образом, очевидно, что применение информационной технологии в процессе обучения физики по традиционным программам возможно лишь эпизодически, при изучении отдельных тем. Для более полного и систематического применения информационной технологии в процессе обучения физики необходимо переработать школьные программы в соответствии с учетом возможностей компьютера и разработанных нами критериев отбора и структурирования содержания. При работе с компьютерными программами следует различать термины “информация” и “поток информации”. Обучение учащихся в среде потока учебной информации и является информационной технологией обучения.

Рассмотрим применение электронного учебника 1С:РЕПЕТИТОР ФИЗИКА (Версия 1.5)

Предлагаемое изложение  школьного курса физики является первой в России попыткой создания учебного пособия, использующего уникальные возможности современного мультимедийного  ПК и охватывающего все разделы  физики 9—11 классов.

При подготовке этого  пособия учебный материал был  специально подобран в соответствии с программой по физике для общеобразовательных  школ. В основу настоящего пособия  были положены самые распространенные в России учебники по физике:

И. К. Кикоин, А.К. Кикоин. Физика–9. Изд. 3-е. М.: Просвещение, 1994.

Г. Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. Физика–10, 11. Изд. 3-е. М.: Просвещение, 1994.

Для удобства пользователя названия тем, вошедших в данное пособие, практически совпадают с соответствующими параграфами указанных учебников. И проработка этого пособия очень  похожа на повторение всего школьного  курса физики на уровне требований общеобразовательной школы. Однако в некоторых вопросах материал все же выходит за рамки базовых требований, а некоторые вопросы, обсуждаемые в цитированных учебниках, в пособии опущены. Некоторое смещение акцентов в изложении материала по сравнению с базовым курсом связано с желанием авторов представить материал максимально сжато, но без потери основных идей.

На повторение одной  темы достаточно отвести один день. Таким образом, полное повторение всего  школьного курса физики возможно за два месяца работы с пособием. Работа с настоящим пособием (“живая”  работа за компьютером, решение тестов и задач) также предполагает работу с учебниками.

Структура пособия  такова. Пользователь может начать работу над одним из шестидесяти  конкретных вопросов по пяти основным разделам школьной физики: механика, молекулярная физика, электричество и магнетизм, электромагнитные волны и оптика, теория относительности и квантовая  физика.

В каждом вопросе  пользователь найдет:

Текст с формулами, содержащий объяснение темы (иногда минимально необходимое, для более сложных  вопросов — развернутое).

Рисунки и графики, относящиеся к теме и включающие элементы анимации, а также обязательный элемент взаимодействия с пользователем, позволяющий во многих случаях менять параметры в формулах для физических закономерностей и немедленно отслеживать  результат этих изменений на экране.

Биографические  сведения о некоторых ученых, внесших  важный вклад в развитие физики.

Тесты на усвоение материала темы (при желании предоставляется  возможность увидеть полное правильное решение первого теста; второй тест дает только правильный ответ).

Задачи по теме (первая задача приводится с полным решением, для второй — дается только ответ).

Возможность вызова в любой момент справок, касающихся системы единиц, фундаментальных  физических постоянных, таблиц численных  значений ряда физических величин.

Возможность вызова “шпаргалки”, содержащей основные формулы  физики.

Возможность вызова справочника основных формул школьного  курса математики.

Возможность вызова калькулятора.

Контрольные тесты  и задачи по каждому из разделов курса физики, разделенные на три  уровня сложности. Часть задач реально  давалась при поступлении в московские вузы (МАДИ, Физфак МГУ).

Кроме того, в пособие  включены видеофрагменты реальных экспериментов.

При изложении вопросов не придерживались строгой последовательности и использовалось там, где это казалось оправданным, сведения из курса, например, 11-го класса при обсуждении темы, которая формально проходится в 9-м классе. Это же касается задач и тестов: в ряде случаев их формулировки содержат сведения, относящиеся к последующим разделам курса. При изложении вопросов механики, молекулярной физики и электромагнетизма широко использовали математические приемы (в частности, дифференцирование и интегрирование), которые проходятся в последнем классе. Подчеркнем, что предлагаемое пособие не предназначено для последовательного изучения физики школьниками 9-го и 10-го классов. Пользователь — это школьник 11-го класса, выпускник профтехучилища или любой другой человек, который желает за сравнительно короткий срок эффективно повторить весь школьный курс физики на уровне, позволяющем достойно сдать выпускные экзамены и выдержать приемный экзамен по физике в большинство технических вузов страны.

При изложении отдельных  тем допущены следующие серьезные  отклонения от содержания базового учебника. Включен вопрос “Теорема Гаусса”  в раздел электростатики, вопрос “Геометрическая  оптика. Линзы” в раздел оптики. Полностью  переработан и существенно расширен материал, касающийся теории относительности  и квантовой теории. Это связано убеждением, что именно вопросы физики ХХ в. наиболее слабо отражены в действующих учебниках и требуют иных подходов в изложении. В то же время опустили (по крайней мере, в данной версии пособия) обсуждение вопросов электропроводности металлов и полупроводников, так как, излагать их следует с привлечением минимальных сведений из квантовой механики или на том “филологическом” уровне, который принят в стандартном учебнике и который вполне может быть освоен при чтении этого учебника.

При составлении  текста биографий ученых авторы использовали сборник Г. М. Голина и С. Р. Филоновича “Классики физической науки”, а также книгу Ю. А. Храмова “Физики”. Помощь в составлении таблиц оказали “Справочник по элементарной физике” Н. И. Кошкина и М. Г. Ширкевича и “Энциклопедия элементарной физики” С. В. Громова.

В составлении пособия  принимали участие:

А. В. Берков, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры теоретической  физики МИФИ—общий план пособия, структура вопросов, составление текстов вопросов, составление биографических справок и приложений.

В. А. Грибов, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры квантовой статистики и теории поля Физического ф-та МГУ  — составление тестов и задач.

Е.С. Объедков, Заслуженный  учитель России, канд. педагогических наук, лауреат премии мэрии Москвы, учитель физики школы-комплекса  № 548 "Царицыно" – постановка и  проведение демонстрационных экспериментов.

Задачи находятся  в конце каждой темы (первая задача приводится с полным решением, для  второй – дается только ответ);

в тех задачах, которые  предусматривают получение численного ответа, предусмотрен контроль правильности ответа с заданной в условии точностью (при получении численного ответа следует иметь в виду, что величина ускорения свободного падения была принята равной 9,81 м/с2, а величина скорости света была принята равной 3·108 м/c);

тесты собраны в  конце каждого раздела (для первого  теста по данной теме приводится решение, для второго – только ответ).

Пользователь может  получить краткую справку о том  или ином физическом термине в  Глоссарии и при желании немедленно попасть в раздел, где этот термин обсуждается.

В пособии создана  разветвленная система вложенных  гиперссылок, позволяющая вести  поиск в отдельной статье, во всем материале и поиск внутри статей, на которые указывают гиперссылки.

В процессе работы над пособием пользователь может  также:

делать закладки на темах, к которым он предполагает вернуться. В принципе, система закладок позволяет построить последовательность вопросов, которые требуют вторичного изучения;

воспользоваться "Историей перемещений", где указаны последние 64 раздела (включая тесты и задачи, биографии и справочные материалы), к которым обращался пользователь во время данного сеанса работы с  пособием;

посмотреть дневник  работы, где запоминаются все сведения о работе пользователя над пособием (общее время работы с программой, время, потраченное на изучение каждого  вопроса, и т. п.). В дневник заносятся  сведения о правильно решенных тестах и задачах (для которых имеется  возможность ввести ответ), при этом фиксируется только решение, достигнутое  с первой попытки в данном сеансе работы с пособием;