Электронный учебник как современная информационная технология и средство обучения

С появлением компьютера стало возможно знакомить учащихся с численными методами решения задач на ПК, полагая, что оно имеет большое познавательное и практическое значение.²⁸

Но все же одной из самых главных задач, решаемых при обучении физике, является формирование научного стиля мышления и развитие творческих способностей у школьников. Как известно из дидактики, способности учащихся хорошо развиваются при решении ими различных задач.

Считаю, что  при наличии в кабинете физики компьютера на него целесообразно в первую очередь переложить решение обучающих и тренировочных задач. Основанием для этого является то, что при компьютерной организации решения обучающих и тренировочных задач есть возможности неоднократного повторения объяснения, причем, начиная с любого места, а восприятие учащимися материала при этом идет самостоятельно (в индивидуальном режиме). Если рассматривать тренировочные задачи, то они призваны закрепить умения и навыки по пройденному теоретическому материалу. Также их особенно хорошо использовать для отработки математических навыков. Компьютер позволяет оперативно следить за правильностью ответов учащихся, предоставляет возможность запросить помощь.²⁹

Обратимся теперь к самому важному к поисковым задачам. Естественно, их решение обладает наибольшей ценностью. Именно решение поисковых или творческих задач создает возможность для развития творческого мышления учащихся. Из психологических исследований к тому же известно, что повысить эффективность решения творческих задач можно за счет активизации зрительного представления выполняемых действий. Поэтому ЭВМ и может оказать помощь при решении таких задач. Необходимо учитывать, что эффективность применения компьютерных программ зависит от: технико-операционных возможностей ЭВМ; объема и уровня информации, заложенной программы

Понятие «технология обучения» включает большой круг проблем, начиная от структурного анализа учебного материала и заканчивая системной организацией учебного процесса с комплексным использованием печатных и технических средств. Отмечу следующие направления в развитии технологии обучения: действительная свобода преподавателя и учащихся в выборе технологии обучения;  насыщенность технологии обучения разнообразными техническими средствами, включая персональный компьютер, интерактивную доску или проектор; наличие хороших электронных учебников и пособий.

Технология  проектирования содержания курса физики должна представлять систему последовательных действий преподавателя: предварительное  планирование; структурирование; деление  на микротемы (с учетом компьютерной поддержки курса).

Основные организационные  трудности проведения компьютерных занятий по этой модели связана с необходимостью деления класса на группы для обеспечения индивидуальной работы и вызваны ограниченным числом компьютеров. Если в учебном процессе есть возможность использовать и сетевые коммуникации, то это позволяет не только вступить в сообщество сетей, но и изменить структуру коммуникативного взаимодействия, что будет стимулировать развитие творческого мышления, повышать интерес учащихся к физике. К тому же применение электронных учебников и сетевых информационных технологий обеспечивает учащимся и преподавателям следующие дополнительные возможности: удаленный доступ к банкам данных по научной и учебно-методической проблематике, которая необходима для углубленного изучения предмета и организации виртуального дистанционного обучения; оперативный обмен учебной, методической и научной информацией между учебными заведениями, отдельными преподавателями и учащимися; проведение телеконференций, открытых уроков, в которых могут участвовать преподаватели и учащиеся из различных областей; организация творческой, исследовательской работы по общим интересующим проблемам.³⁰

Программно  методический комплекс (ПМК) рассчитан  на организацию индивидуальной работы учащихся (один ученик — один компьютер). При использовании ПМК в рамках классно-урочной системы (45 или 90 минут) и ограниченном количестве рабочих мест (8—12) класс необходимо разделить на 2—3 группы.

Максимально возможное  время работы определяется числом групп  и длительностью урока. Так, в случае 2-х групп и 45 минут урока, каждая группа сможет работать не более 20—22 минут, в случае 3-х групп и 90 минут — не более 25—30 минут. Именно на такую организацию занятий рассчитаны предлагаемые сценарии (конечно, их можно использовать и вне уроков).

В то время, как одна группа работает на ЭВМ, остальным предлагаются другие формы работы, например, решение задач, выполнение экспериментальных заданий. Удобно совмещать самостоятельную работу одной группы в компьютерном классе под наблюдением лаборанта с выполнением соответствующих лабораторных работ, другой группой под руководством учителя. Перед проведением компьютерных занятий необходима определенная методическая подготовка.

Ознакомьтесь  с «компьютерным изложением» темы, которую Вы намерены изложить учащимся, просматривая выбранный сценарий в режиме «Справочник». Спланируйте место компьютерного занятия в системе уроков. Продумайте, какой режим работы наиболее соответствует поставленной Вами цели урока. Желательно, чтобы Вы попробовали себя в роли учащегося и прошли тему от начала до конца в этом режиме.

Продумайте, каким  образом Вы будете делить учащихся на группы, и чем они будут заниматься до и после работы на компьютере.

Оцените время  работы учащихся с ПМК (время собственной работы умножить на 2—3) или посмотрите время, рекомендуемое разработчиками. Спланируйте урок. Учтите время на постановку цели и смену групп учащихся. Дополнительно предусмотрите 3—5 минут.

Перед проведением  первого занятия целесообразно  найти время для прохождения темы «Знакомство с системой» (после уроков или на факультативе). Это избавит Вас от объяснений правил ввода ответа.

Разъясните  учащимся, каким образом Вы будете учитывать результаты работы на ЭВМ. Разделите класс на группы, расскажите о прядке смены групп. Сообщите задания. Если позволяет время, то напомните ключевые моменты темы. Подведите итоги занятия.

Простейшая  схема урока: беседа или объяснение материала традиционными методами (класс) — 10 минут, работа на ЭВМ (группа) — 15 минут, выполнение письменных или экспериментальных заданий (группа) — 15 минут, подведение итогов (класс) — 5 минут.

Одним из самых перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических явлений и процессов. Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок, позволяя учителю продемонстрировать на экране компьютера многие физические эффекты, а также позволяют организовывать новые, нетрадиционные виды учебной деятельности учащихся. Приведём в качестве примеров два вида такой деятельности:

1. Урок — исследование: учащимся предлагается самостоятельно провести небольшое исследование, используя компьютерную модель, и получить необходимые результаты. Многие компьютерные программы позволяют буквально за считанные минуты провести такое исследование.

2. Урок решения  задач с последующей компьютерной проверкой: учитель предлагает учащимся для самостоятельного решения в классе или в качестве домашнего задания индивидуальные задачи, правильность решения которых они могут проверить, поставив затем компьютерные эксперименты.

Для эффективного вовлечения учащихся в учебную деятельность с использованием компьютерных моделей необходимы индивидуальные раздаточные материалы с заданиями и вопросами различного уровня сложности. Перечислим основные виды заданий, которые можно предлагать учащимся при работе с компьютерными моделями:

Итак, какие же виды учебной деятельности можно предложить учащимся при работе с компьютерными моделями?

Прежде всего- это знакомство с моделью, то есть небольшая исследовательская работа — экскурс по устройству модели и её функциональным возможностям, в которую входит знакомство с основными регулировками модели. В ходе этой работы учитель в компьютерном классе, переходя от ученика к ученику помогает освоить модель, поясняя наиболее сложные моменты и, задавая вопросы, отвечая на которые учащиеся глубже вникают в суть происходящего на экране.

После того как  компьютерная модель освоена в первом приближении, имеет смысл предложить учащимся выполнить 1 — 3 компьютерных эксперимента. Эти эксперименты позволят учащимся научиться уверенно управлять происходящем на экране и вникнуть в смысл демонстраций.

Далее, если модель позволяет, можно предложить учащимся экспериментальные задачи, то есть задачи, для решения которых не обязательно производить вычисления, а необходимо продумать и поставить соответствующий компьютерный эксперимент. Как правило, учащиеся с особым энтузиазмом берутся за решение таких задач.

Наиболее способным  учащимся можно предложить исследовательские задачи, то есть задачи, в ходе решения которых учащимся необходимо спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые бы позволили подтвердить или опровергнуть определённые закономерности. Самым продвинутым ученикам можно предложить самостоятельно сформулировать такие закономерности.

Творческие  задания лучше предложить ученикам в виде домашнего задания. В рамках таких заданий учащиеся самостоятельно придумывают и решают задачи, а затем проверяют свои результаты в компьютерном классе.

Перечисленные задания помогают учащимся быстро овладеть управлением компьютерной моделью, способствуют осознанному усвоению учебного материала и пробуждению творческой фантазии. Особенно важно то, что учащиеся получают знания в процессе самостоятельной работы, так как эти знания необходимы им для получения конкретного наблюдаемого на экране компьютера результата. Учитель на таком уроке выполняет лишь роль помощника и консультанта.

Перечислю основные виды заданий, которые я предлагаю учащимся при работе с компьютерными моделями:

1. Ознакомительное  задание. Это задание предназначено  для того, чтобы помочь учащемуся  осознать назначение модели и освоить её регулировки. Задание содержит инструкции по управлению моделью и контрольные вопросы.

2. Компьютерные  эксперименты. В рамках этого задания учащемуся предлагается провести несколько простых экспериментов с использованием данной модели и ответить на контрольные вопросы.

3. Экспериментальные  задачи. Это задачи, для решения  которых учащемуся необходимо  спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов.

4. Тестовые задания.  Это задания с выбором ответа, в ходе выполнения которых учащийся может воспользоваться компьютерной моделью.

5. Исследовательское  задание. Учащемуся предлагается  самому спланировать и провести ряд компьютерных экспериментов, которые подтверждают или опровергают некоторую закономерность. Наиболее способным учащимся предлагается самостоятельно сформулировать ряд закономерностей и подтвердить их эксперименты.

6. Творческое  задание. В рамках данного задания учащиеся сами продумывают задачи, формулируют их, решают, а затем ставят компьютерные эксперименты для проверки полученных ответов.

Перечисленные задания позволяют учащимся быстро овладеть управлением компьютерной моделью, способствует осознанному усвоению учебного материала и пробуждению творческой фантазии. Особенно важно то, что учащиеся получают знания в процессе самостоятельной работы, так как эти знания необходимы им для получения, конкретно наблюдаемого на экране компьютера результата. Учитель на таком уроке выполняет лишь роль помощника и консультанта.

Проверка знаний, умений и навыков является, бесспорно, важным элементом любого учебного процесса. В практике работы учителей физики наблюдается различный подход к контролю знаний: одни учителя отводят ему большую часть урока, применяя различные способы и формы проверки, другие сводят ее к фронтальному опросу и контрольной работе. Такое различное отношение к контролю знаний во многом определяется тем, что учителям просто не хватает времени для систематической, глубокой проверки знаний учащихся. И здесь большую помощь может принести применение ЭВМ. Компьютер позволяет сократить затраты времени учителя на проверку.

Характерной особенностью учебного процесса становится изложение  учебной дисциплины на лекциях при условии соблюдения строгости и однозначности формулировок.

Но здесь сразу же возникает естественный вопрос, а можно ли освоить некоторый элемент учебного материала на уровне умений, не освоив его на уровне знания? Или другими словами, можно ли использовать (применять), например, 2-ой закон Ньютона, не умея воспроизвести формулу этого закона?³¹

В связи с этим прежде, чем начать применять любой закон на практическом занятии, надо добиться его «выучивания» или хотя бы умения воспроизвести закон в общих чертах (то есть иметь представление). Предложено разбиение занятия по физике на две части — теоретическую и практическую, каждая из которых опиралась на использование персональных компьютеров, что позволило естественным образом включить контрольные мероприятия в каждую часть занятия. Здесь следует отметить, что указанная выше дидактическая задача, решаемая на практических занятиях, только тогда может считаться решенной, когда проконтролирован результат. Персональные компьютеры, оснащенные соответствующим программным обеспечением, позволили впервые решить такого рода задачу в «реальном» времени, то есть обеспечили текущий или непосредственный контроль. Этот контроль значительно в большей степени необходим самому ученику, нежели учителю. Очень часто, читая некоторый материал, ученики не отдают себе отчета, понимают они его, или нет, способны ли они воспроизвести его или нет. Компьютер с помощью специально разработанных тестовых заданий, имевших специфическую форму, позволял ученику убедиться в эффективности своих действий.