Використання компютерних технологій при викладанні фізики усередній школі

Використовуючи математичну  модель, за допомогою комп’ютера можливо  не лише спостерігати за перебігом процесу, але й змінювати на власний розсуд вихідні параметри дослідів, масштаб часу, аналізувати побачене, робити відповідні висновки. Деякі моделі дозволяють виводити на екран графіки тимчасової залежності величин одночасно з відображенням самого експерименту, що надає їм особливу наочність, полегшує розуміння та засвоєння загальних закономірностей досліджуваних процесів. У цьому випадку графічний спосіб відображення результатів моделювання полегшує засвоєння великих обсягів одержуваної інформації. Переваги такого методу над традиційними: моделювання ефектів, які не можливо за певних причин виконати в реальних умовах, екологічно чистий та безпечний перебіг експерименту, наочність та доступність, можливість передбачити результат та при потребі повторити хід експерименту. Такі заняття залучають учнів до активної творчої діяльності, сприяють закріпленню та глибшому розумінню матеріалу, вдосконалюють практичні навички.

Застосування сучасних комп’ютерних технологій поряд з  традиційними методами покращує навчальний процес.

Підвищення професійного рівня вчителів фізики, математики, інформатики, біології, хімії, географії  також потребує впровадження комп’ютерних засобів навчання та оволодіння методикою їх використання в навчальному процесі. Освітяни вчаться працювати з пакетами презентаційної графіки, електронними енциклопедіями, засобами для моделювання фізичних процесів, графічними системами кодування, обчислювальними пристроями.

Необхідно також відзначити, що застосування комп’ютерів на уроках фізики перетворює навчання у творчий процес, дозволяє здійснити принципи розвивального навчання.

Використання комп’ютерних програм вносить новизну і  тим самим підвищує рівень зацікавленості учнів.

Учитель одержує можливість організувати дослідницьку роботу, подати кожному учню досить велику кількість демонстрацій теоретичного матеріалу і задач. На ряду з перевагами застосування комп’ютера у навчальному процес, зустрічаємось з багатьма труднощами, такими як: небезпека для здоров’я учнів, дороге програмне устаткування, швидке застаріння програмного забезпечення, навчання та перекваліфікація вчителів, недотримання технологій.

Вивчення сучасних комп’ютерних технологій повинно бути спрямоване на формування вмінь свідомого використання комп’ютера, формулюючи при цьому алгоритми як засоби досягнення мети в будь-якій ситуації.

Здобуті навички роботи з програмним забезпеченням слід спрямовувати на розвиток інтелекту  учня, на його вміння думати. Використання навчального комп’ютерного середовища дає змогу оперувати більшими об’ємними та структурованими блоками інформації, але слід пам’ятати, що відбувається збіднення мови, згортання вербальних компонентів мислення, скорочення міжособистісних контактів, відхід від реального у віртуальну дійсність, деперсоналізація партнерів по спілкуванню, подавлення інтуїтивного мислення. Але, застосування комп’ютерних технологій на уроках фізики призводить до збагачення змісту навчального матеріалу внаслідок: глибшого його вивчення, системності, підвищення теоретичного рівня та посилення прикладного аспекту знань.

Наочність –  основний принцип навчання.

 Одним із основних  принципів навчання є принцип  наочності. Дотримання його під  час навчання фізики в середній  школі полегшує засвоєння учнями  навчального матеріалу, сприяє  формуванню в школярів наукових уявлень про фізичні явища та процеси, забезпечує міцні та глибокі знання. Але під час уроку не завжди можна демонструвати натуральні об'єкти і явища. Деякі явища чи речовини шкідливі для здоров'я (випаровування ртуті, радіоактивні речовини); деякі об'єкти мають занадто великі (космічний корабель, шлюзи) або дуже малі (кристалічна гратка, молекула) розміри. Інколи на натуральних об'єктах не видно складових частин та їх взаємодії (двигун внутрішнього згоряння, гідравлічний домкрат). Деякі демонстрації не можуть бути проведені через відсутність необхідного обладнання.

У таких випадках з  метою забезпечення наочності навчання фізики звертаються до образотворчої  наочності. Такі посібники можна поділити на дві групи:

• об'ємні (моделі, макети, колекції);
• площинні (таблиці, плакати, монтажі, діаграми, малюнки, записи та замальовки на дошці).

 

До технічних  засобів навчання належать як технічні пристрої(проекційна апаратура, магнітофони) так і засоби навчання(діа- та кінофільми, діапозитиви, кодограми, відеозаписи). Останні є носіями навчальної інформації. Основне завдання технічних засобів - підвищення ефективності навчально-виховного процесу.

За призначенням технічні засоби поділяються на інформаційні, контролюючі та навчаючі.

До інформаційних відносяться аудіовізуальні (навчальне кіно та телебачення, статична проекція). За допомогою цих засобів учням надається навчальна інформація, реалізується принцип наочності.

Контролюючі технічні засоби призначені для визначення рівня та якості засвоєння навчального матеріалу.

Навчаючі технічні засоби призначені для індивідуального процесу навчання. Дидактичні можливості навчаючих машин визначаються мірою досконалості закладених у них навчаючих програм.

Роль та можливості образотворчої наочності та ТЗН на уроках фізики такі:

1. Вони підвищують наочність навчання, ілюструючи пояснення вчителя.
2. Повідомляють учням нові знання. У багатьох випадках дають повнішу і точнішу інформацію про явища та об'єкти, ніж інші засоби.
3. Створюють можливість ознайомлення учнів із складними науковими дослідами, установками.
4. Найповніше задовольняють інтереси учнів у галузі науки та розвивають їх природну допитливість.
5. Застосування технічних засобів програмованого навчання звільняє вчителя від великого об'єму технічної роботи, дозволяючи більше уваги приділити творчій стороні його діяльності.

Психолого-педагогічні  засади використання образотворчої  наочності та ТЗН в навчальному процесі.

 В основі використання  образотворчої наочності та ТЗН  на уроках фізики лежать цілком  певні психічні процеси. Учитель  використовує такі збудники, які  сильно впливають на органи  відчуттів учня, ґрунтовно перебудовуючи  всі його психічні функції. Зорові і слухові аналізатори, які беруть участь у процесі сприйняття, забезпечують отримання міцніших і повніших знань про питання, що вивчаються.

Для сприйняття образотворчої  наочності та ТЗН дуже важливо, що зорові аналізатори володіють значно вищою пропускною можливістю, ніж слухові. Але основну інформацію учні отримують за допомогою сигналів, які сприймаються слуховими аналізаторами. Таким чином, зоровий аналізатор як засіб одержання навчальної інформації має значні потенціальні резерви.

Для успішного навчання важливо, щоб у процесі сприйняття брало участь якомога більше видів  цього процесу. На першому місці  за значенням і ефективністю при  застосуванні образотворчої наочності  та ТЗН є комбіновані зорово-слухові  види сприйняття, потім ідуть зорові і, нарешті, слухові. Тому під час використання таких засобів навчання організм учня знаходиться під впливом потужного потоку інформації, що створює емоційну основу, на базі якої полегшується перехід від чуттєвого образу до логічного мислення, до абстрагування.

Використання образотворчої  наочності та ТЗН дозволяють ввести на урок фактичний матеріал, який відображає навколишній світ природи, науки, життя. Але цей матеріал служить моделлю, яка дає з певною мірою наближення уявлення про оригінал. Такий матеріал завжди подається з найбільшою простотою та доступністю для сприйняття, а знання забезпечують в подальшому перехід до вищого рівня пізнання - понять та теоретичних висновків.

Методика використання образотворчої наочності на уроках фізики.

 Образотворча наочність  та ТЗН може використовуватись  на різних етапах уроку, але  найчастіше - під час вивчення  нового матеріалу.

При використанні об'ємної  наочності необхідно вказувати  ступінь її наближення до натуральних об'єктів як за відповідністю явищ і процесів, так і масштабами відповідності розмірів.

Використання діючих моделей (насоса, електродвигуна, підіймального  крана, гідравлічного преса тощо) дозволяє продемонструвати роботу того чи іншого механізму. У діючих моделях використовується, як правило, фізичне явище, яке "працює" і в натуральному об'єкті.

При використанні макетів (атомної електростанції, космічного корабля, розрізу двигуна внутрішнього згоряння, парової машини та ін.) з'ясовується принцип дії відповідного механізму та взаємодія його окремих частин.

Колекції (види палива, синтетичні матеріали, лампи розжарювання, провідники та ізолятори тощо) покликані розширити  світогляд учнів, ознайомити їх з  різними видами матеріалів, приладів і т. д. їх доцільно використовувати як роздатковий матеріал для фронтального експерименту та спостережень при повторенні.

Важливу роль у навчанні фізики відіграють і площинні наочні посібники. Серед них важливе  місце посідають таблиці, плакати  та малюнки, діаграми. Особливістю цього виду наочності є широкі зображальні можливості, пов'язані з більшою свободою у виборі художником зображальних засобів, а також те, що вони завжди готові до використання в навчальному процесі.

На цьому виду наочності  розміщують: довідковий матеріал, графіки залежності між фізичними величинами, схеми фундаментальних дослідів, будову приладів та установок, фізичні явища. Цей вид наочності доцільно використовувати при вивченні нового матеріалу, при закріпленні та узагальненні, при вступі в тему, при організації самостійної роботи учнів.

Найчастіше таблиці, плакати, малюнки, діаграми використовуються для  супроводу розповіді чи пояснення  вчителя. Вони вивішуються на дошці  чи спеціальних стендах, розміщених у передній частині класу. Можлива також організація постійної експозиції цього виду наочності з теми матеріалу, що вивчається.

Записи та замальовки на дошці, які супроводжують пояснення  вчителем навчального матеріалу, є  досить ефективним засобом зосередження уваги учнів на основному в змісті уроку. Використання записів і замальовок на дошці під час пояснення нового матеріалу дозволяє розділити його на невеликі частини, виділити основне, образно та чітко подати різні моменти викладу.

На дошці доцільно фіксувати:

• план заняття;
• малюнки, схеми, графіки;
• формули та їх виведення;
• числові дані, отримані в результаті класних дослідів;
• приклади числових даних із наукових досліджень чи технічних застосувань;
• розв'язки задач;
• короткі відомості з історії фізики та техніки;
• нові терміни та їх коротке пояснення;
• план фронтальної лабораторної роботи;
• завдання для домашньої роботи.

Готуючись до уроку, вчитель  продумує записи та замальовки, які  необхідно виконати на дошці, з точки  зору їх змісту, форми, розташування. Записи на дошці повинні виконуватись таким чином, щоб їх було добре видно всім учням класу. Основні формули доцільно підкреслювати чи брати "в рамочку".

Малюнок виконується, як правило, від руки (інколи доцільно користуватися лінійкою та циркулем), з наближеним дотриманням пропорційності між його окремими частинами. Такий малюнок повинен бути зрозумілим для всіх учнів, тому він буває схематичним і простим, виконується легко і швидко, щоб не затримувати хід уроку. Малюнок виконується за правилами технічного креслення з використанням відповідних позначень.

При замальовках на уроках фізики частіше користуються одновидовою  прямокутною проекцією в поєднанні  з розрізом чи перерізом і просторовим  малюнком.

Для ілюстрації динаміки дослідів користуються або серією малюнків, які фіксують хід досліду, або на одному і тому ж малюнку показують пунктиром нове положення стрілок приладів, індикаторів чи частин установок.

Малюнки слід супроводжувати короткими підписами та поясненнями, оскільки через деякий час учні не зможуть самостійно відновити в пам'яті все необхідне, і цінність замальовки буде втрачена.

Малюнок фіксується в  робочому зошиті учня і є елементом  його запису.

Використання ТЗН під  час навчання фізики.

 Статичні  екранні засоби (діапозитиви, діафільми,  кодограми) є проміжною ланкою між настінною таблицею та кінофільмом. Зберігаючи властиву таблицям статичність, ці засоби дозволяють розкрити динаміку явища, логіку розвитку фізичної ідеї, взаємодію вузлів установки. Вони розширюють можливості образного викладу навчального матеріалу

Статичні екранні  засоби використовуються при поясненні навчального матеріалу, його закріпленні, повторенні, формуванні вмінь учнів, для керівництва їх самостійною роботою як у класі, так і вдома. Ці засоби покликані доповнювати та пояснювати експериментально добуті факти, але не підміняти експеримент.

Інколи окремі кадри діафільму можна використати для (постановки) запитань-завдань для учнів; їх використовують при створенні проблемних ситуацій, активізації пізнавальної діяльності школярів. Наявність на екрані запитань, пов'язаних із відповідним зображенням, допомагає учням зосередитись на основному в навчальному матеріалі.

Діафільм дає можливість вибрати оптимальний для даного складу учнів темп пояснення навчального матеріалу та забезпечує тісний зв'язок демонстрації зі словом учителя.