Компьютер — рабочий блокнот физика XXI века

Современное информационное общество ставит перед всеми типами учебных заведений, и в том числе перед колледжами, задачу подготовки выпускников, которые, помимо предметных знаний, умений и навыков, адаптационных, мыслительных и коммуникативных умений, должны владеть способами работы с информацией. Научить студентов колледжа собирать необходимые для решения имеющихся проблем факты, анализировать их, предлагать гипотезы решения проблем, обобщать факты, сопоставлять решения, устанавливать статистические закономерности, аргументировать свои выводы и применять их для решения новых проблем, использовать современные средства получения, хранения, преобразования информации, а также многому другому – одна из главных задач педагога, поставленных нашим временем.

Для решения этой задачи необходимо существенно изменить содержание и методы образования, приспособить новые информационные возможности к рамкам традиционного урока. Исследователи называют это  интеграцией средств информационных технологий в образовательный процесс. Интеграция предполагает применение в учебном процессе компьютера, который выступает как эффективное средство поддержки обучения студентов колледжа. Это возможно и целесообразно как на этапе проектирования урока, так и при осуществлении учебного процесса.

Методика использования информационных технологий (в дальнейшем ИТ) предполагает, что учитель формулирует учебную задачу, которая может состоять в изучении того или иного вопроса, решении некоторой проблемы, написании компьютерной программы. Учащийся, используя персональный компьютер (в дальнейшем ПК) с соответствующим программным обеспечением, решает поставленную задачу. В ряде случаев компьютер оценивает работу учащихся [3].

Необходимость обращения к такому обучению вызвана рядом важнейших проблем, которые обнаружились в процессе работы в колледже.

Первой проблемой является заметное снижение интереса учащихся к предметам естественно-математического цикла, что во многом обусловлено объективной сложностью физики и гуманитаризацией российской системы образования. Сама специфика физики на ее современном уровне побуждает к комплексному подходу в обучении студентов этому предмету.

В настоящий момент мультимедийные фирмы разрабатывают компьютерные программы, предназначенные для изучения физики и других предметов. Некоторые из них учитель сам может изменять и дорабатывать, для своих целей, в зависимости от поставленных задач и вида оборудования в компьютерном классе. Но специфика обучения физики в колледже заключается в том, что требуется развивать в первую очередь навык прикладного использования знания. Готовых алгоритмов, реализованных в мультимедийных учебниках, оказывается недостаточно. Поэтому идея предоставить студентам самостоятельно решать несложные физические задачи с помощью ИТ является новой в этом направлении.

Моделирование и самостоятельное управлением физическими процессами, алгоритмизация решения сложных задач с использованием программного обеспечения компьютера – оживляет урок, делает его привлекательным для современной молодёжи.

Второй проблемой, которая может быть решена в процессе обучения с использованием ИТ, является проблема экономии учебного времени.

Внедрение ПК в учебный процесс привело к изменению роли учителя. Возможность использования электронных источников информации превращает его в наставника, который не столько сообщает новую информацию, сколько управляет развитием учащегося, сотрудничает с ним при решении учебных задач.

Это приводит к уменьшению временного отрезка, отведенного на учебный курс физики, а у учителя появляется больше возможностей для индивидуальной работы с учащимися.

Однако, не следует забывать, что компьютер не может полностью заменить человека, т.е. учителя. Самостоятельно, без посторонних источников информации (учителя, книги, электронной энциклопедии, обучающее-контролирующей программы) учащийся не в состоянии построить научную картину мира. Преподаватель помогает студенту получить систематичное образование.

Нами была сформулирована гипотеза, что если профессионально использовать базовое программное обеспечение ПК на уроках физики, то это может помочь и преподавателю, и учащимся сделать уроки в учебном компьютерном классе более яркими, интересными, запоминающимися, а также решить проблему экономии учебного времени.

В результате были разработаны уроки, внедрение которых в учебный курс, как физики, так и информатики позволило решить не только вышеперечисленные проблемы, но, как следствие, заметно повысило успеваемость студентов.

Далее приводится пример такого урока.

Интегрированный урок по физике и информатике в 10 классе на тему: “Закон Ома для участка цепи. Сопротивление”

Тип урока: Урок-игра.

Особенности урока: Длительность урока составляет 80 мин. без перемены, согласно стандартам колледжа, где проводился данный урок. Но при желании (необходимости) данный урок всегда может быть разбит на два смежных урока по 45 мин..

Тема урока: Решение физических задач на компьютере с использованием возможностей текстового редактора Microsoft Office Word.

Оборудование: компьютеры с установленными Microsoft Windows XP и Microsoft Office 2003, мультимедийный проектор, интерактивная доска.

Цель урока: используя знание компьютерных технологий (MS Word) расшифровать послание от физика прошлого и собрать электрическую цепь.

Задачи урока:

• совершенствовать умения применять полученные знания из физики и информатики,
• обрабатывать результаты, делать выводы,
• обрабатывать результаты с помощью тестового редактора (MS Word) на компьютере,
• развивать умения по применению знаний в нестандартных условиях,
• использовать программные средства компьютера (MS Word) для решения практических заданий.

План урока

Фронтальный опрос – Игра:

Учитель напоминает ученикам правила безопасной работы за компьютерами и с электрическим током.

Учащимся предлагается документ с шифровкой (Приложение1). Даны:

• описания формул с соответствующими им цифрами от 1 до 13 по порядку
• сами формулы, поставленные в соответствие буквам
• и, наконец, сама шифровка

Студентам нужно объяснить, что их главной задачей является нахождение формул из второго списка по описанию первого списка. Получив соответствие формул и их описаний, они тем самым получат соответствие букв и цифр, т.е. ключ к шифровке. Ключ к нашему шифру должен выглядеть так (Приложение5):

1. – в
2. – о
3. – р
4. – н
5. – м
6. – к
7. – е
8. – ь
9. – и
10. – т
11. – ч
12. – с
13. – г

После получения ключа учащимся предлагается подумать над следующими вопросами:

- Зачем цифры в шифре разграничены точками и как это может помочь дешифрации?

- Как можно упростить процесс дешифрации с помощью MS Word?

- Как будем делать замену? Почему с конца, а не с начала? (с 13., а не с 1.?)

Учащиеся читают расшифрованный текст и делают предположения по тому, как он был зашифрован. Учитель предлагает на дом зашифровать подобным методом какой-нибудь физический закон (Приложение5).

Игра завершена.

Ход урока

I. Преподаватель: Однажды один ученый создал удивительную электрическую схему. Она легко рассчитывается по закону Ома, но вот беда – он занес чертеж в компьютер, а в сети был вирус и все данные оказались уничтожены, но кое-что учёный всё же запомнил. Вот смотрите – показываем Приложение 2. Без вашей помощи ему не обойтись – попробуем восстановить схему. Для этого вам понадобится файл (Приложение 2), который находится на сервере в папке CXEMA (папку следует создать заранее). В нем содержатся составляющие схемы и данные, которые показывал при тестировании этой схемы вольтметр и амперметр, а также значения сопротивлений и резисторов и подсказки к работе. Результаты вашего исследования, оформленные в виде текстового документа MS Word, вы должны сохранить на сервере в папке REZULT_CXEMA под указанным в задании номером, через час после начала занятия. Номер задания можно найти на розданных листках с заданием (номера и фамилии студентов определенным образом соотносятся). Желаю вам удачи.

II. Студенты: Копируем файл, содержащий шаблон схемы (Приложение 4), из папки CXEMA в сетевую папку REZULT_CXEMA и присваиваем ему название в соответствии с номером, указанным в листке с заданием. На выполнение задания отводится 30 минут.

Критерии оценки работы:

• “Отлично” - схема собрана верно и аккуратно.
• “Хорошо” – в схеме имеются негрубые ошибки по физике или по информатике.
• В остальных случаях (грубые ошибки по предмету, небрежность выполнения и полное непонимание поставленной задачи) исследователю дается шанс, в виде домашней работы придумать другую схему по данной теме и защитить её на дополнительных занятиях по физике.

Отметка за выполненное задание выставляется как по физике, так и по информатике.

Приложение 3

Подведение итогов занятия.

Домашнее задание. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. “Физика. 10 класс”. – Просвещение: Москва, 2003 – § 18, с. 43, № 3-5.

Рефлексия.

• Все ли у вас получилось?
• Довольны ли вы своими результатами?
• Довелось ли вам в полной мере реализовать свои возможности, применить полученные знания?

Литература.

1. Полат Е.С. “Новые педагогические и информационные технологии в системе образования” – М: Академа, 2003.
2. Аверьянов Л.Я., Рунов А.В. “Современные проблемы Интернет-обучения”. –Информатика и образование. – № 5(2003).
3. Майер Р.В. “Информационные технологии и физическое образование”. – Глазов: ГГПИ, 2006
4. Чурсин Н.Н. “Популярная информатика”. - К.: “Техника”, 1982.
5. Серебренникова Т.Ф. “Некоторые проблемы информатизации общества”. – Ярославль: ЯрГУ Ярославский Педагогический Вестник, №4(2004)
6. Ясинский В.Б. Интерактивные учебники и визуальные лаборатории для дистанционного обучения с помощью Интернет. – Аналитический обзор: Караганда: ЦНТИ, 2000.
7. Дистанционное обучение школьников. http://ifmo.ru/archive/09012001/c2u3/index.html.
8. Интернет-ресурсы по физике. www.gomulina.orc.ru.
9. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. “Физика. 10 класс”. – Просвещение: Москва, 2003.