Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально технический университет

имени академика З. Алдамжар

Использование информационно-коммуникативных технологий и элементов интеграции, как средство повышения эффективности обучения учащихся на уроках физики

специальность 5В011000- «Физика»

Смотрова Людмила Ивановна

Костанай 2014

Задание

по дипломной работе (проекту) студентки

Смотровой Людмилы Ивановны

1. Тема работы (проекта) «Использование информационно-коммуникативных технологий и элементов интеграции, как средство повышения эффективности обучения учащихся на уроках физики»

2. Срок сдачи студентом законченной работы (проекта) «25» апреля 2014 г

3. Исходные данные к работе (проекту)

Сбор, изучение и обобщение практического материала по теме исследования.

4.Перечень вопросов, разрабатываемых студентом

1.Анализ теоретической и научно-методической литературы по данной теме.

2.Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов

3. Методика решения физических задач с применение ИТ

4. Организация и результаты дидактического эксперимента

5. Перечень графического материала

Диаграммы, слайды

6.Список рекомендованной литературы согласно предоставленному списку

7. Дата выдачи задания «15 сентября» 2011г.

Руководитель Джаманбалин К.К.___________________

(подпись)

Задание принял к исполнению Смотрова Л.И. __________________

(подпись)

Календарный план

№ п/п	Наименование этапов дипломной работы (проекта)	Срок выполнения этапов работы	Примечание
1	Выбор и утверждение темы	сентябрь, 2013
2	Составление библиографии; изучение специальной литературы и нормативных актов; разработка плана дипломной работы	октябрь, 2013
3	Сбор, изучение и обобщение практического материала	декабрь, 2013
4	Представление первого вариант дипломной работы научному руководителю для проверки (по главам и в целом)	январь, 2014
5	Повторное преставление работы научному руководителю, окончательная правка	февраль, 2014
6	Печатание дипломной работы и представление ее к защите	март, 2014
7	Защита дипломной работы	май, 2014

Студент-дипломник __________________________Смотрова Л.И.

Руководитель работы _________________________ Джаманбалин К.К.

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение
• 1. Технологии использования ИТ в системе профессионального образования
• 1.1 Особенности профессионального образования
• 1.2 Информационное содержательное обеспечение
• 1.3 О методах и приемах использования ИКТ на уроках физики
• 1.3.1 Функции ИКТ в образовательном процессе
• 1.3.2 Презентации в учебном процессе, как средство ИКТ
• 1.3.3 Мультимедийные технологии
• 2. Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов
• 2.1 Инновационная цель лабораторно-практических занятий
• 2.2 Виртуальные компьютерные лаборатории: классификация
• 2.2.1 Интерактивные демонстрации
• 2.2.2 Простые модели
• 2.2.3 Универсальные лаборатории, как сложные моделирующие системы
• 3. Методика решения физических задач с применение ИТ
• 3.1 Решение физических задач как основной метод обучения физике
• 3.2 Методика пошагового формирования физических понятий, при решении задач с помощью ИКТ
• 3.3 Принципы работы с компьютерной обучающей программой по решению задач
• 3.4 Рекомендации к самостоятельной работе с обучающей компьютерной программой по решению задач
• 4. Организация и результаты дидактического эксперимента
• 4.1 Задачи эксперимента. Критерии эффективности проверяемой программы
• 4.2 Методика проведения дидактического эксперимента и общий анализ его результатов
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЯ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Актуальность исследования. Необходимость интенсификации обучения, разработки и внедрения нетрадиционных технологий, базирующихся на использовании вычислительной техники с применением активных методов обучения во всем их разнообразии и комплексности обуславливается постоянным увеличением объема информации и ограниченностью учебного времени. Реализация активных методов обучения - одна из основных задач дидактики, которая предполагает активизацию всего процесса, выявление системы, способов, приемов, способствующих повышению активности обучаемых через формирование положительной мотивационной структуры учебно-познавательной деятельности [1].

Значимой и привлекающей интерес исследователей является проблема использования информационно-коммуникационных технологий в учебном процессе. Информатизация образования дала мощный импульс развитию теории и практики лабораторного эксперимента. В работах ученых и периодической печати обсуждается широкий круг вопросов по созданию лабораторного практикума по различным разделам физики, а также методики проведения таких лабораторных работ в системе профессионального обрахования с применением средств ИКТ (Д.В. Баяндин, Е.И. Бутиков, А.Д. Гладун, В.А. Извозчиков, А.С. Кондратьев, В.В.Лаптев, В.В.Ларионов, С.Е. Попов, М.И. Старовиков, В.А.Стародубцев, А.И. Ходонович и др.).

Анализ информатизации системы профессионального образования, изучение опыта работы преподавателей в условиях информатизации колледжей, анализ и обобщение результатов методологических, педагогических и методических исследований по проблеме подготовки студентов колледжей к использованию компьютерных технологий при решении физических задач позволили выявить следующие противоречия в теории и практике обучения:

1) между достаточно развитым потенциалом ИКТ учебной среды профессионального образования, высоким уровнем готовности учащихся колледжей к использованию новых информационных технологий в учебной деятельности и недостаточным уровнем готовности учителей к организации обучения с использованием средств ИКТ;

2) между необходимостью систематического и комплексного использования в обучении физике элементов ИКТ учебной среды и эпизодическим применением в массовой практике лишь ее отдельных составляющих.

Необходимость разрешения указанных противоречий определяет актуальность исследования и его проблему: как должно осуществляться обучение обучающихся физике в педагогическом колледже, чтобы его результатом было достижение учащимися средних школ уровня профессиональной компетентности в решении задач, организации лабораторных занятий по дисциплине «физика» в колледже с использованием средств ИКТ.

В соответствии с указанной проблемой сформулирована тема исследования: «Использование информационно-коммуникативных технологий и элементов интеграции, как средство повышения эффективности обучения учащихся на уроках физики».

Цель исследования - теоретически обосновать и разработать методику использования информационно-коммуникативных технологий при решении физических задач с помощью компьютера в качестве способа освоения методов науки при обучении физике.

Источники исследования: монографии авторов по дидактике, учебные пособия, статьи учёных, педагогов, учителей-практиков в педагогической периодике.

Объект исследования: процесс обучения студентов колледжей решению физических задач с применением информационных технологий учащихся средних школ.

Предмет исследования: обучение решению физических задач с помощью компьютера как составляющая физического образования.

Анализ научно-методической литературы, многолетняя научно-исследовательская работа, опыт преподавания физики в школе и в колледже, анализ результатов констатирующего и поискового этапов эксперимента позволили выдвинуть гипотезу исследования: если решение физических задач с помощью компьютера (с использованием компьютера в качестве современного инструментального средства) станет составляющей физического образования, то даже при традиционных формах обучения это приведёт к освоению новых методов физической науки, к освоению новых информационных технологий и развитию мышления учащихся.

Сформулированные выше цель и гипотеза обусловили следующие задачи исследования:

1) проанализировать существующую систему физических задач и признаки классификаций методов их решения с целью определения типов задач, решаемых с помощью компьютера и классификации методов их решения;

2) выявить степень готовности и уровень потребности учителей, учащихся колледжей к работе с компьютером при изучении физики и, в частности, при решении задач и рассмотреть целесообразность и принципиальную возможность решения задач с помощью компьютера в средней (полной) школе;

3) разработать методику обучения студентов колледжей по организации деятельности учащихся по решению физических задач с помощью компьютера;

4) выявить методы науки, используемые при решении задач;

5) разработать и апробировать методику решения физических задач с помощью компьютера как систему частных методов, приёмов и правил решения;

6) проанализировать существующую методику анализа решения задач и разработать вариант системного подхода к проведению анализа ответа и проверки хода решения задач как обычными методами, так и с помощью компьютера.

Методологическая основа исследования: методология науки (в частности, методология физики), теория процесса познания, теория развивающего обучения, теория дифференцированного обучения физике, теоретические основы разноуровневых обобщений, теоретические основы компьютеризации обучения физике.

Для исследования проблемы и решения поставленных задач были использованы следующие теоретические и эмпирические методы: теоретический анализ научно-методической и психолого-педагогической литературы, наблюдение, моделирование, педагогическое проектирование, прогнозирование, опрос, анкетирование учителей, учащихся, педагогические измерения, статистические методы обработки результатов эксперимента.

Новизна результатов исследования заключается в следующем.

1. Показано, что в современных условиях обучение решению задач с помощью компьютера в роли инструмента исследования должно выступать составляющей школьного физического образования.

2. Разработана методика обучения решению физических задач с помощью компьютера как составляющей физического образования, расширяющая понимание роли компьютера в обучении физике.

3. Предложены модели процесса решения физических задач с помощью компьютера, дополняющие друг друга:

Теоретическая значимость исследования состоит в развитии теоретических основ методики обучения студентов колледжей по организации деятельности по решению физических задач с помощью компьютера:

- обоснована необходимость решения физических задач с помощью компьютера (как инструментального средства) в качестве составляющей физического образования в школе и в вузе;

- обоснована возможность и целесообразность применения компьютера для решения физических задач с целью организации изучения современного метода физики-науки и методов науки вообще.

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

1) разработаны методические рекомендации, пособия, пакеты программ решения физических задач с помощью компьютера, обеспечивающие овладение современными методами физики;

2) разработаны методические рекомендации, пакеты программ модельных и имитационных лабораторных работ по разным разделам курса физики для колледжей для практической реализации применения компьютера в процессе обучения.

1. 1. Технологии использования ИТ в системе профессионального образования

1.1 Особенности профессионального образования

Система профессионального образования призвана обеспечить «подготовку высокообразованных людей и высококвалифицированных специалистов, способных к профессиональному росту и профессиональной мобильности в условиях информатизации общества и развития новых наукоемких технологий» (2, с. 87).

На данном этапе развития образования специальному профессиональному образованию вверяется первостепенное значение образования как опережающего. Ключевое значение получает образование, способствующее развитию личностных характеристик обучающегося. Такое (опережающее) образование способствует не только усвоению учащимся ключевых компетенций, но и компетенций способствующих развитию многофункциональных умений и воспитывающего учащегося как конкурентоспособного специалиста.

Техническое и профессиональное образование приобретается в профессиональных лицеях, училищах, колледжах и высших технических школах и направлено на подготовку квалифицированных специалистов технического и обслуживающего труда по всем основным направлениям общественно-полезной профессиональной деятельности [3, 4];

- на базе основного среднего образования;

- на базе общего среднего образования.

Среднее профессиональное образование приобретается в колледжах, училищах на базе основного общего образования на конкурсной основе, сочетается с получением среднего общего образования и направлено на подготовку специалистов со средним профессиональным образованием [5].

Срок обучения в колледже, училище - три-четыре года. Граждане, имеющие среднее общее образование, начальное профессиональное образование по родственным специальностям, могут получать среднее профессиональное образование по сокращенным, ускоренным программам.

В колледжах, училищах могут реализовываться программы среднего общего и начального профессионального образования при наличии соответствующей лицензии.

Колледж - (англ. college, лат. collegium; традиционно устоявшееся - "классическое" - ударение: коллемдж.) - учебное заведение. Первые колледжи возникли в Великобритании в начале XIII века, в США они появились в XVII веке [6, 7].

В некоторых странах (в Великобритании, США и др.) этим словом обобщенно называются разные формы после-школьного образования и существует три основных вида колледжей:

1. соответствующие уровню высшей школы (вуз или его составная часть);

2. занимающие промежуточное положение между средними и высшими учебными заведениями;

3. соответствующие уровню средней школы.[8]

Основным направлением деятельности организаций профессионального образования является создание достаточных и необходимых условий для обеспечения квалифицированной профессиональной подготовки обучающихся на уровне требований новейших технологий и в соответствии с развитием рынка труда [9].

Цель профессионального образования: удовлетворение потребностей общества и рынка труда в квалифицированных кадрах и специалистах технического и обслуживающего характера с учетом индивидуальных особенностей личности и отдельных социальных групп.

Для достижения цели необходимо:

· обеспечение доступности и повышение заинтересованности населения в получении квалифицированного профессионального образования;

· развитие многопрофильной и многофункциональной сети учебных заведений технического и профессионального образования;

· создание системы независимой оценки качества профессиональной подготовленности, подтверждения и присвоения квалификации.

Содержание профессионального образования предусматривает изучение интегрированных курсов по общеобразовательным, социально-экономическим предметам, являющимся профилирующими для успешного освоения образовательных программ по общепрофессиональным и специальным дисциплинам и приобретения профессиональных навыков по избранной специальности.

Структуру профессионального образования по характеру и сложности реализуемых профессиональных образовательных программ представляют: техническое и профессиональное образование первой ступени, предусматривающее овладение умениями и навыками выполнения работ по несложным массовым профессиям технического и обслуживающего труда, не требующим углубленной теоретической и профессиональной подготовки [10].

Продолжительность обучения на базе основного общего образования 2 года.

Содержание профессиональных программ первой ступени предусматривает по завершении обучения присвоение достигнутого уровня профессиональной квалификации (разряд, класс, категория) по избранной профессии.

Техническое и профессиональное образование второй ступени, предусматривающее овладение более сложными (смежными) специальностями и практическими навыками выполнения работ технического и обслуживающего труда во всех отраслях экономики, связанных с высокими технологиями и профессиональной деятельностью.

Образовательные программы данной ступени предусматривают изучение общегуманитарных, экономических, общепрофессиональных, специальных дисциплин и выполнение практических работ по приобретению и закреплению профессиональных навыков.

По завершению обучения по конкретной специальности учащимся присваивается более высокая профессиональная квалификация.

Граждане, имеющие среднее образование, изучают программы общепрофессиональных, экономических и специальных дисциплин, определяющих будущую профессиональную деятельность по избранной специальности. Продолжительность обучения зависит от сложности профессиональных программ и уровня присваиваемой квалификации.

1.2 Информационное содержательное обеспечение

Информационное содержательное обеспечение ИТС системы образования может включать две группы ЦОР (цифровых образовательных ресурсов):

1) информационные источники:

- оригинальные тексты (хрестоматии; тексты из специальных словарей и энциклопедий; тексты из научной, научно-популярной, учебной, художественной литературы и публицистики….) не повторяющие стабильные учебники;

- статические изображения (галереи портретов ученых соответствующей предметной области; «плакаты» - изображения изучаемых объектов и процессов и пр.);- динамические изображения (изучаемые процессы и явления в пространственно-временном континиуме - кино- и видеофрагменты, анимационные модели на CD, DVD);

- мультимедиа среды (информационно-справочные источники. практикумы (виртуальные конструкторы), тренажеры и тестовые системы, программированные учебные пособия («электронные учебники», виртуальные экскурсии и пр.).

2) информационные инструменты - это информационные средства, обеспечивающие работу с информационными источниками.

Как правило, информационные источники включают отдельные информационные объекты (элементарные информационные объекты), которые при возможности их выделения могут самостоятельно использоваться в рамках ИТС.

Элементарные информационные объекты могут рассматриваться:

- как органичный компонент традиционного учебного процесса, не заменяющий, а дополняющий и расширяющий возможности традиционных, методически целесообразные средства обучения, повышая тем самым эффективность, качество обучения;

- как объекты проектирования учебно-информационной среды в рамках педагогического дизайна с использованием инструментальных средств, что позволит повысить эффективность использования ИТС в учебном процессе.

Законченные полноценные информационные источники - конечные оцифрованные продукты, покрывающие весь учебный курс или раздел (тему), рассматриваются как содержательный компонент ИТС, в том числе как содержательный компонент дистанционной образовательной услуги, как содержательный компонент ИКТ, как средство организации самостоятельной работы с использованием ИКТ, что определяет их основной функционал.

Информационно-образовательные конечные оцифрованные продукты (оригинальные тексты, не повторяющие стабильные учебники) рассматриваются как дополнительные к основным.

Формируемая национальная коллекция ЦОР будет включать в себя как целостные информационные источники, так и элементарные информационные объекты, а так же информационные инструменты.

Анализ видов ЦОР по образовательно-методическим функциям представлен на рисунке 1.

Классификация ЦОР по типу представленной информации приведена на рисунке А.1.

Классификации ЦОР по трем основаниям - тип ЦОР, организационно-методические характеристики взаимодействия с пользователями приведена в таблице 1.

С целью определения содержания ИТС в соответствии с системной логической закономерностью цель потребность исполнительная система результат и на основе результатов маркетинговых исследований целевых групп потребителей ИТС, проведенных в при многочисленных исследованиях, мы ознакомились со структурной моделью потребностей (рисунок А.2). Информационно-образовательные потребности представлены для каждой целевой группы пользователей ЦОР как содержания ИТС в виде трехуровневой системы: потребности социального, корпоративного и индивидуального уровней.

На рисунках А.2,А.3,А.4,А.5,А.6 приведены разработанные структурные модели применения ЦОР в ИТС СНПО. На рисунке А.1 - формы использования ЦОР в сопоставлении с традиционными формами обучения. На рисунке А.4 - методы использования ЦОР в сопоставлении с традиционными методами обучения. На рисунке А.5 - средства использования ЦОР в сопоставлении с традиционными средствами обучения.

В основу разработанной структурно-функциональной модели ЦОР для поддержки основных системных взаимодействий в процессе реализации ИТС (рисунке А.6), положена систематизация ЦОР по следующим основаниям:

а) по однородности и масштабу проблемного поля - предметные, межпредметные и надпредметные;

б) по уровню общности достигаемых целей - уровень удовлетворения корпоративных и индивидуальных потребностей; уровень решения проблемы; уровень достижения конкретной цели в рамках выделенной проблемы; уровень решения задачи в рамках одной из целей и уровень решения фрагмента задачи;

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

- Виды ЦОР по образовательно-методическим функциям

74

Таблица 1.

Классификация ЦОР

Тип ЦОР	Организационно-методические характеристики	Характеристика взаимодействия с пользователем
1	2	3
Электронные информационные продукты: база данных, презентация (демонстрация), электронный журнал, электронная газета, мультимедийная запись	Формы образовательной деятельности: лекции, семинары, практические занятия, лабораторные занятия, учебная игра, учебная научно-исследовательская работа (УНИР),	Технология распространения ЦОР. Локальное ОЭИ; сетевое ОЭИ; ОЭИ комбинированного распространения
Электронные представления бумажных изданий и информационных материалов: сборник научных трудов, статей, газетная/журнальная публикация, инструкция, стандарт, пособие, практическое пособие, практическое руководство, учебник, учебное пособие, хрестоматия, учебно-методическое пособие, учебная программа (курса, дисциплины), учебный план (курса, дисциплины), практикум, библиографический справочник, проспект, каталог, альбом, реферат	Методическое назначение: обучающие, тренажеры, контролирующие, информа-ционно-поисковые и инфор-мационно-справочные, демонстрационные, имитационные, лабораторные, моделирующие, расчетные, учебно-игровые, игровые	Характеристика взаимодействия с пользователем. Детерминированные и недетерминированные
	Дидактическая направленность: восприятие, осмысление и фиксация знаний, формирование личностного опыта (умений, навыков, профессионально-ориентированной интуиции), проектно-исследовательская и поисковая деятельность.	Дидактический потенциал. Издания декларативного типа; средствам декларативного типа; виртуальные тренажеры, виртуальные учебные лаборатории, лаборатории удаленного доступа и другие подобные им компьютерные системы; компьютерные системы автоматизации профессиональной деятельности или их учебные аналоги в виде пакетов прикладных программ.
-	Форма изложения материала: конвекционные, программированные, проблемные, комбинированные (универсальные).
Программные продукты: автоматизированная система управления учебным заведением, автоматизированная информационно-библиотечная система, программные средства, обеспечивающие поддержку различных технологий обучения (доска объявлений, дистанционное консультирование и т.д.), системное программное обеспечение, прикладное программное обеспечение, пакет прикладных программ	Виды учебной деятельности: ЭИР, предназначенные для факультативной работы, углубления знаний по предмету; ЭИР - домашние репетиторы; ЭИР, контролирующие и оценивающие результаты учебной деятельности; ЭИР справочного и энциклопедического характера.
Инструментальные средства для создания электронных средств обучения: инструментальные средства для создания электронных учебников и обучающих систем, инструментальные средства для создания электронных задачников, инструментальные средства для создания электронных тренажеров, инструментальные средства для создания электронных систем контроля знаний и психофизиологического тестирования, инструментальные средства для создания электронных лабораторных практикумов, инструментальные средства для создания электронных учебных и восстановительных курсов.
Программно-информационные продукты: электронных словарь, электронный справочник, электронная энциклопедия, информационно-поисковая система, информационно-решающая система, экспертная система
- Электронные средства обучения: средства теоретической и технологической подготовки, электронный учебник, электронная обучающая система, электронная система контроля знаний, средства практической подготовки, электронный задачник, электронный тренажер
Комплексные и вспомогательные средства: электронный учебный курс, электронный восстановительный курс, электронный лабораторный практикум, развивающая компьютерная игра
Средства психофизиологического тестирования
Специализированные Internet-ресурсы: виртуальная библиотека, Поисковая система, Internet-каталог, Сервис рассылки информации Internet-трансляция

в) по основному виду учебной деятельности - мотивационные, объяснительные, отработки, контролирующие, интегрированные;

г) по уровню формируемой знаниевой компетентности - ЦОР уровня знакомства, уровня осведомленности, уровня элементарной компетентности, уровня функциональной компетентности, уровня системной компетентности;

д) по уровню проблемности - обучаемой активности, полусамостоятельной обучаемой активности, полусамостоятельной активности, творческой активности.

По сути любая наука - это наука о человеке или наука для человека. Поэтому и содержание любого учебного предмета отбирается и оценивается с точки зрения потребностей человека - духовных и материальных. Именно поэтому при определении направлений развития курса информатики, выделении основных содержательных линий, отборе содержания и построения учебных программ курса центральная роль должна отводиться субъекту познания, коммуникации, деятельности. С точки зрения методологии деятельностного подхода, целесообразно строить направления курса информатики, базируясь на следующей модели информационной деятельности человека.

Перед субъектом стоит определенная задача, требующая решения, связанная с познанием, описанием или преобразованием некоторого объекта. Субъект обладает (или стремится обладать) информацией об объекте в объеме, необходимом для решения задачи. Результатом решения задачи является некий информационный продукт.

Каждый из перечисленных компонент рассматриваемой ситуации лежит в основе более-менее самостоятельного направления развития курса.

Направление “задача” в физике раскрывается через такие категории, как модель, алгоритм, исполнитель алгоритма, компьютер.

Когда мы говорим о модели, то имеем в виду и модель самой задачи, и модель объекта, и модель решения, и модель процесса решения задачи. В свою очередь модель процесса решения задачи часто приобретает форму алгоритма. Любой алгоритм имеет смысл разрабатывать только в расчете на конкретного исполнителя. В эпоху широкой компьютеризации среди исполнителей алгоритмов на первое место выходит компьютер. Результатом деятельности этого специфического исполнителя являются информационные продукты в форме расчетных величин, графических изображений, таблиц данных, логических выводов и пр.

Второе направление “вытекает” из понятия “информация”. Для человека информация проявляется в информационных процессах. Один и тот же процесс может быть осуществлен различными способами. Если способ выполнения информационного процесса тщательно отработан и широко применяется, то речь в этом случае ведут об информационной технологии. Информационные технологии важны как средство создания и эксплуатации информационных систем самого различного назначения: справочных, поисковых, обучающих и др. Использование информационных систем позволяет получать самые разнообразные информационные продукты в форме текстовых документов, мультимедийных объектов и пр.

Третье направление отражает практический аспект отношения “субъект - объект”. Человеку, в силу ограниченности его возможностей, трудно управлять большими и сложными системами. Формализованную часть этой работы он стремится передать автоматизированным системам управления. Повысить эффективность их функционирования можно с помощью систем искусственного интеллекта, позволяющих на основе использования обширных баз данных, баз знаний и математического аппарата отыскивать допустимые решения для задач управления системами различной природы. Продуктом деятельности систем искусственного интеллекта являются информационные продукты в форме рекомендаций по принятию решения, инструкций, новых знаний об объекте и пр.

1.3 О методах и приемах использования ИКТ на уроках физики

1.3.1 Функции ИКТ в образовательном процессе

К компьютерным урокам относятся такие уроки, на которых полностью или частично освоение темы учащимися осуществляется посредством компьютера. Компьютер при этом может использоваться с самыми разными функциями и, следовательно, целями: как способ диагностирования учебных возможностей учащихся, средство обучения, источник информации, тренинговое устройство или средство контроля и оценивания качества обучения. Возможности современного компьютера огромны, что и определяет его место в учебном процессе. Его можно подключать на любой стадии урока, к решению многих дидактических задач, как в коллективном, так и в индивидуальном режиме.

На уроке по электронным таблицам нами было применено две презентации. Одна презентация - объяснение нового материала, вторая презентация - тестирование. В сценарии урока нами описаны, на каких этапах урока они используются. Так же на уроке нами был использован электронный учебник «Электронные таблицы».

1.3.2 Презентации в учебном процессе, как средство ИКТ

Информационные технологии эффективны лишь в сочетании с соответствующими педагогическими технологиями: если учитель мыслит прежними категориями, то использование технических средств не меняет сути образовательного процесса и традиционного репродуктивного метода подачи материала. Все определяется личностью учителя и его мотивами, а не видом и количеством техники. Необходимо создание в школе особых условий, чтобы учитель-предметник захотел и смог применить (или получить) компьютерные знания для своей педагогической деятельности [11].

Основной проблемой в использовании компьютерных программ для учителя является неадекватность программ по отношению к «своему» учебнику и трудность их адаптации к конкретным методикам, ученикам, урокам. Преподавателю приходится подстраиваться под компьютерную программу, а не наоборот. Следует, однако, подчеркнуть важный объективный фактор для широкого внедрения компьютерных презентаций в учебный процесс, а именно: наличие программного средства, позволяющего непрофессионалам в области информатики быстро и просто создавать серию насыщенных информацией слайдов, оформленных в единый слайд-фильм с мультимедийными эффектами. Таким программным средством является Microsoft PowerPoint [12].

Эффективность всегда предполагает выполнение поставленных целей. Можно выделить четыре основные цели презентации в отношении других людей [13]:

- сообщить информацию;

- развлечь;

- научить;

- создать мотивацию.

Сообщить информацию - это значит дать аудитории ключевую информацию или знания, как правило, в форме когнитивной карты.

Развлечь - значит создать у аудитории позитивный опыт или перевести их в позитивное состояние.

Научить - означает связать знания или информацию с релевантным референтным опытом и поведением, которые необходимы, чтобы перевести знания или информацию в действие.

Создать мотивацию - значит обеспечить контекст или стимул, которые придавали бы такой смысл знаниям, опыту или поведению, чтобы аудитория захотела действовать. Разумеется, большинство презентаций преследуют сразу несколько целей из этого списка или даже все.

Как показывает практика, сосредоточившись на достижении конкретных целей, можно быстрее подготовить презентацию. Точно сформулированные цели позволяют искать и отбирать данные, существенные для презентации. Исходя из цели проведения презентации, выделяют следующие типы презентаций:

- Проведение обучения

- Предоставление информации

- Убеждение слушателей

- Решение проблемы

- Принятие решения

- Отчет

Использование мультимедиа презентаций целесообразно на любом этапе изучения новой темы и на любом этапе урока, как с помощью компьютера, так и с помощью мультимедийного проекционного экрана. В рамках учебного процесса можно выделить следующие основные цели проведения презентации [14]:

- освоение нового материала,

- закрепление изученного материала,

- контроль знаний.

К методам мотивации и стимулирования учащихся помимо познавательно-эмоциональных презентация позволяет успешно добавлять волевые (рефлексия поведения) и социальные (создание ситуации сотрудничества). Презентация, таким образом, наиболее оптимально и эффективно соответствует триединой дидактической цели урока смотрите рисунок 2.

Образовательный аспект: восприятие учащимися учебного материала, осмысливание связей и отношений в объектах изучения.

Развивающий аспект: развитие познавательного интереса у учащихся, умения обобщать, анализировать, сравнивать. Способствование формированию ключевых компетенций, а также активизация творческой деятельности учащихся.

Воспитательный аспект:

- воспитание научного мировоззрения;

- воспитание умения четко организовать самостоятельную и групповую работу;

- воспитание чувства товарищества, взаимопомощи.



Рисунок 2. Дидактические цели урока

Методика использования компьютерных презентаций на учебных занятиях в средней школе предполагает [15]:

- совершенствование системы управления обучением на различных этапах урока;

- усиление мотивации обучения;

- улучшение качества обучения и воспитания, что повысит информационную культуру учащихся и уровень готовности подрастающего поколения к трудовой деятельности в современном обществе;

- повышение уровня подготовки учащихся и учителей в области современных информационных технологий;

- демонстрацию возможностей компьютера (анимационные эффекты и видео клипы; звуковое сопровождение и музыка; графика, созданная на ЭВМ и т. д.).

Варианты использования презентаций в работе с учащимися

1. Проведение презентаций на уроке при объяснении нового материала: заранее созданная презентация заменяет классную доску при объяснении нового материала для фиксации внимания учащихся на каких-либо иллюстрациях, данных, формулах и т. п.

2. Наглядная демонстрация процесса: наглядная демонстрация процесса (построение диаграмм, таблиц, моделирование физических опытов, построение географических карт и т.д.), которую невозможно или достаточно сложно провести с помощью плакатов или школьной доски.

3. Презентация по результатам выполнения индивидуальных и групповых проектов:

a. подготовка учениками (самостоятельно или в группе) презентации для сопровождения собственного доклада;

b. создание фотоальбомов, как отчетов о проведенных группой учеников исследованиях в рамках деятельности по проекту.

4. Совместное изучение источников и материалов:

а. совместное изучение информационных источников и материалов урока (например, обсуждение произведений искусства на основе мультимедийных энциклопедий, отсканированных графических изображений или полученных из Интернета материалов и пр.).

5. Корректировка и тестирование знаний:

a. проведение дополнительных занятий в компьютерном классе или школьной медиатеке, когда отставшие или отсутствовавшие учащиеся самостоятельно изучают материал на основе презентаций;

b. работа с тестирующими системами и тренажерами.

1.3.3 Мультимедийные технологии

Мультимедийный курс (электронный учебник) не является печатным учебником, который переведён в электронную форму. Если печатный учебник просто перевести в электронную форму он фактически будет являться малоэффективной гипертекстовой HTML системой, только лишь номинально использующую мульти

Мультимедийные возможности - видео, звук, графика и т.д., что не соответствует современным требованиям к ЭОР. Такие электронные учебники только лишь дискредитируют идею информатизации образования и мы не будем их рассматривать (рисунок 3, таблица 2).

Методика создания мультимедийных курсов

Для создания мультимедийного курса недостаточно взять контент хорошего учебника (рекомендованного, допущенного) по физике или астрономии, снабдить его большим количеством гиперссылок и новыми иллюстрациями. Функции мультимедийного учебника принципиально иные.

Структура мультимедийного курса, типичного мультимедийного курса, содержащего учебно-справочный комплекс с гипертекстовым учебником должна содержать тестирующее-тренировочный блок, интерактивные модели и поисковый комплекс.

С нашей точки зрения электронный (мультимедийный) курс (учебник) должен включать в себя текст учебника в виде гипертекста, иллюстрированный учебно-справочный блок, блок анимационных и интерактивных моделей, блок тестов и задач, блок поиска информации внутри мультимедийного курса, блок системы помощи, блок поиска информации в Интернет. Материал в электронном учебнике может излагаться с разными степенями сложности, учащийся сам может выбрать уровень сложности изучаемого материала.



Рисунок 3. Электронные образовательные ресурсы

Таблица 2.

Использование возможностей компьютера для интенсификации процесса усвоения учебного материала

Элементы процесса усвоения	Возможности компьютерного курса для интенсификации элементов процесса усвоения
Восприятие	Комплекс виртуальных лабораторий и интерактивных моделей, анимации, звук, красочность
Понимание	Гипертекст, справочные таблицы, интерактивный словарь, глоссарий, каталоги и путеводители
Осмысление	Контроль в журнале работы, помощь в выборе оптимального алгоритма решения; тестовые задания, вопросы
Обобщение	Выделение основных мыслей, схемы, таблицы, диаграммы и т. д.
Закрепление	Повторное воспроизведение важных элементов, воспроизведение других вариантов (многовариантность), тренинг, система дистанционного обучения. Тренирующе-тестирующий блок, интегрированный с базой данных задач
Применение	Тренирующе-тестирующий блок: решение задач, тестов. Работа с интерактивными моделями, выполнение заданий творческого характера, поисковая работа через рекомендуемые проблемные сайты, предметный и именной указатели

Переход из одного уровня сложности изложения материала на другой осуществляется по гиперссылке. Учебный материал, на который необходимо акцентировать внимание учащихся (формулы, определения, выводы, таблицы и т.д.), выделяется другим цветом, сопровождается специальным звуковым оформлением.

Мультимедиа библиотеки

Мультимедиа библиотеки электронных наглядных пособий по физике (компании «КиМ»), (фирмы «1 С», издательского дома «Дрофа», НПКЦ «Формоза-Альтаир» и РЦИ Пермского ГТУ) и астрономии («ФИЗИКОН») это электронные издания, включающие:

· набор мультимедиа компонентов, отображающих объекты, процессы, явления в данной предметной области;

· простой в использовании редактор, позволяющий учителю формировать наборы необходимых наглядных материалов;

· программу-реализатор (плеер).

1. 2. Инновационная роль виртуальных лабораторных работ и компьютерных практикумов

2.1 Инновационная цель лабораторно-практических занятий

Знакомство с научно-методической литературой показывает, что в большинстве компьютерных практикумов используются объяснительно-дескриптивные модели, ориентированные на раскрытие физического смысла исследуемых явлений. Целью эксперимента ставится подтверждение теории изучаемого явления или эффекта, его иллюстрация в форме функциональных зависимостей одних величин от других, в виде модификации геометрии исследуемого объекта или других визуально наблюдаемых изменений характеристик явления (поля интерференции и т. п.). Такое объяснительно-иллюстративное понимание роли компьютерных практикумов и электронных виртуальных лабораторных работ приходит в противоречие с приоритетами современного образовательного процесса и требует инновационного образовательного компонента процессного характера.

По нашему мнению, инновационной целью лабораторно-практических занятий с использованием электронных средств учебного назначения, использующих математические модели и виртуальные приборы, должно стать учебно-имитационное моделирование профессионально ориентированной поисковой деятельности по получению нового (для обучаемого) знания (как личностно опосредствованной и закрепленной информации). При таком подходе моделирование того или иного явления физики (химии, биологии, экологии и т.д.) становится одновременно средством освоения методологии научного поиска, инвариантного к содержанию предметных областей компьютерного анализа и имитации.

Сказанное означает необходимость пересмотра методики выполнения учебных заданий, необходимости перехода от иллюстративно-объяснительной функции к инструментально-деятельностной и поисковой методике, способствующей развитию критического мышления, выработке навыков и умений практического использования получаемой информации. При конструировании практикумов виртуальных лабораторных работ, параллельно с созданием или адаптацией специализированного программного обеспечения, необходимо разрабатывать такую схему постановки учебных заданий, которая являлась бы целостной системой последовательных этапов наблюдения явления, производства контролируемых воздействий и измерений соответствующих результатов эксперимента, использования их для прогноза возможных приложений или практического применения. В качестве примера применения предлагаемого подхода, в докладе рассмотрены учебные задания из практикума виртуальных лабораторных работ по курсу физики, разработанного в Институте дистанционного образования ТПУ. Показывается, что инновационные учебные задания позволяют обучаемому освоить различные способы поиска неизвестных значений, использовать полученные результаты для установления закономерной связи между физическими величинами, а так же - для прогноза возможных практических эффектов и подготовки к реальному физическому эксперименту.

Авторы приходят к следующим выводам.

· Даже самые совершенные мультимедийные виртуальные модели останутся не более чем красочными иллюстрациями при отсутствии инновационного методологического компонента в использовании электронных средств учебного назначения.

· Практикумы математического моделирования и виртуальные лабораторные работы должны быть ориентированы не только на выяснение физического (химического, биологического и т.д.) содержания исследуемого объекта или явления, но так же, в равной степени, должны содержать условия формирования методологической компетенции обучаемых.

· Единство целей моделирования природных или техногенных процессов и профессионально-ориентированной исследовательской деятельности обеспечит синхронное развитие продуктовых и процессных инноваций в современном образовании.

2.2 Виртуальные компьютерные лаборатории: классификация

В современном учебном процессе все большее внимание уделяется использованию компьютерных технологий. И, хотя активная компьютеризация учебного процесса началась уже несколько лет назад, использование компьютерных технологий для многих представляется скорее экзотикой, чем одним из обычных, пусть и достаточно новых, способов ведения образовательной деятельности. Компьютерные технологии эффективны и могут значительно повысить качество обучения. Однако факт использования компьютера в учебном процессе еще не является залогом успеха, и значимых результатов можно добиться только при грамотном его применении.

К настоящему времени создано множество электронных средств учебного назначения (ЭСУН), начиная от простого текста, переведенного в электронный вид, и заканчивая программами с различным уровнем интерактивности. Современные ЭСУН являются программными продуктами, и в их создании участвуют, как правило, не менее двух человек: автор содержательной части и программист.

Одной из серьезных проблем, с которыми приходится сталкиваться при создании ЭСУН, является взаимодействие между автором и программистом, реализующим идеи автора в виде компьютерной программы. Сложность состоит в том, что автор часто имеет смутные представления о возможностях компьютерных программ, а программист не является специалистом в предметной области создаваемого учебника. Следствиями такой ситуации могут являться недоиспользование возможностей компьютерной технологии и постановка автором нереальных и непоследовательных задач, приводящая к увеличению трудозатрат и времени разработки.

Помочь в разрешении проблемы взаимодействия и взаимопонимания автора и программиста может использование четкой терминологии и наличие достаточного количества примеров. Цель данной работы - привести такие примеры для наиболее интересного и наиболее сложного в разработке вида ЭСУН - так называемых - виртуальных компьютерных лабораторий (рисунок 4).

Рисунок 4. - Пример виртуальной компьютерной лаборатории

Основываясь на проведенном анализе существующих программ можно выделить отдельные виды компьютерных лабораторий и близких к ним программ. Разделение на виды произведено, исходя из возможностей, предоставляемых программой. Было выделено четыре вида программ, между которыми существуют качественные различия.

2.2.1 Интерактивные демонстрации

В большинстве случаев демонстрационные программы не являются компьютерными лабораториями, так как не содержат достаточно элементов интерактивности, но могут успешно выполнять функции по показу проведения экспериментов. Чаще всего такие программы являются частью электронных учебников как вспомогательное средство для восприятия учебного материала.

Рисунок 5. Пример интерактивной демонстрации

2.2.2 Простые модели

Наиболее часто встречающийся вид (рисунок 6). Простая модель представляет собой, как правило, модель одной лабораторной работы. Объединенные по некоторому признаку, простые модели представляют собой набор лабораторных работ, который является полноценной виртуальной компьютерной лабораторией. Распространенность такого вида лабораторий обоснована относительно простотой их создания, так как рассматривается один несложный процесс, описываемый одной или двумя математическими формулами, а различные лабораторные работы могут создаваться независимо разными программистами. Можно рекомендовать такой подход для создания небольших курсов лабораторных работ, когда не является целесообразной разработка универсальной системы. При этом следует учитывать, что минусами подхода являются:

1. сложность масштабирования: для добавления в курс новой лабораторной работы необходимо привлекать программиста, создавать новую модель практически с нуля;

2. невозможность комбинирования моделей: две модели из различных лабораторных работ являются полностью независимыми и не могут взаимодействовать, описывая новое явление;

3. программы этого вида, как правило, не дают обучаемому полной свободы действий.

Примерами виртуальных компьютерных лабораторий этого вида являются:

· Виртуальная лаборатория по общей физике (ИДО ТГУ) [16]

· Компьютерный лабораторный практикум по физике (МГТА) [17]

В силу своей простоты отдельные примеры лабораторных работ этого вида встречаются даже на страницах Интернет, реализованные на языке Java, например:

· Виртуальный осциллограф для наблюдения фигур Лиссажу [18]

· Компьютерные иллюстрации к законам движения [19]



Рисунок 6. Пример модели одной лабораторной работы

2.2.3 Универсальные лаборатории, как сложные моделирующие системы

Универсальные компьютерные лаборатории являются сложными моделирующими системами, в основе функционирования которых лежит мощный математический аппарат. Универсальность таких систем обеспечивается системным подходом к моделированию и разработке моделей. Такие виртуальные компьютерные лаборатории могут быть близки по своим возможностям к программам, используемым для реальных научных или производственных расчетов. Особенностью универсальных лабораторий является ярко выраженный компонентный подход.

Сложность и возможности таких лабораторий могут варьироваться в широких пределах, что позволяет создавать несложные версии таких лабораторий силами одного программиста. Примером относительно простой лаборатории, предназначенной для использования исключительно в образовательных целях, является:

· ChemLab for Windows от Model Science Software [20]

· Живая Физика [21]

· Crocodile Chemistry от Crocodile Clips Ltd [22]

Как правило, бывает достаточно охватить в одной лаборатории лишь один класс явлений, например: оптику, электрические цепи, законы движения, химические процессы.

Преимуществами универсальных компьютерных лабораторий являются:

· простота масштабирования: в состав универсальных лабораторий входят средства по добавлению новых компонентов;

· возможность объединения компонентов для построения большого количества моделей различных экспериментов.

Действительно универсальными являются компьютерные лаборатории, в возможности которых заложено использование в одном эксперименте явлений различной природы. Примерами лабораторий этого вида являются:

1. Crocodile Physics от Crocodile Clips Ltd [23]

2. Electronics Workbench (http://www.interactiv.com)

Система моделирования МАРС (ТУСУР) [24]

Рисунок 7. - Пример универсальной лаборатории

Разработка универсальных лабораторий ведется группами опытных программистов, часто как побочный или пробный продукт при создании моделирующей системы научного или производственного назначения.

...