Проблеми використання електронних засобів навчального призначення в системі шкільного фізичного експерименту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблеми використання електронних засобів навчального призначення в системі шкільного фізичного експерименту

Ірина Сальник

У навчальних цілях віртуальні технології почали застосовуватися ще в 1960-х роках, коли за допомогою спеціальних тренажерів пілоти освоювали способи керування літаком. З 80-х років у США стали створюватися принципово нові системи діалогового керування образами, що створювалися машинами, насамперед для рішення задач підготовки військового персоналу. Сьогодні мова йде про створення віртуальної педагогіки і психології, що визначають специфіку освітньої діяльності учнів та вчителів за допомогою мультимедійних, телекомунікаційних та інших електронних засобів навчання і технологій.

Одночасно, у зв'язку з розвитком комп'ютерної техніки і програмного забезпечення до кінця ХХ ст. сформувалася нова віртуальна реальність, вплив якої на процеси, що відбуваються в суспільстві, росте лавиноподібно. Треба зазначити, що така ситуація стосується практично всіх галузей суспільного життя.

Саме інтерактивні можливості віртуальної реальності роблять її функціонально значущою. Освіта і розваги, на думку науковців, складають найбільш перспективні напрями застосування технологій віртуальної реальності.

Технічною основою віртуальної реальності слугують технології комп'ютерного моделювання і комп'ютерної імітації, які в поєднанні з прискореною тривимірною візуалізацією дозволяють реалістично відображати на екрані природні явища і процеси в динаміці.

Впровадження комп'ютерних технологій у практику навчання фізики є одним з ефективних напрямів підвищення ефективності навчального процесу. Комп'ютерні засоби природно вписуються у процес навчання, ефективно допомагають значно його урізноманітнити і вдосконалити.

Проблеми впровадження електронних засобів у навчальний процес є предметом дослідження багатьох вчених: В. Ю. Бикова, С. П. Величка, М. І. Жалдака, В. М. Кухаренко, В. В. Лапінського, І. Ю. Ненашева, С. О. Семерікова, О. М. Спіріна, І. О. Теплицького, В. Д. Шарко та інших. Науковцями розглядаються різні аспекти означеної проблеми: П. С. Атаманчук, В. Ю. Биков, М. І. Жалдак розглядають процес організації та управління навчальною діяльністю в комп'ютерно-орієнтованому середовищі; активізація пізнавальної діяльності та розвиток творчих здібностей учнів засобами ІКТ в процесі навчання фізики досліджується в роботах Ю. В. Єчкало, В. Е. Краснопольського, Н. П. Литкіної, А. М. Сільвейстра, І. О. Теплицького; використання комп'ютерів в самостійній роботі з фізики досліджували Ю.П. Рева, Ю. О. Жук; використання інформаційних технологій в шкільному навчальному експерименті стали предметом дослідження С. П. Величка, В. О. Ізвозчикова, Л. М. Наконечної, Ю. М. Орищина, Н. Л. Сосницької, В. І. Сумського та ін.; формування інформатичної компетентності учнів на уроках фізики розглядають Л. Г. Карпова, О. В. Ліскович, О. П. Пінчук, В. Д. Шарко та інші.

Однак, незважаючи на достатню кількість досліджень з проблеми впровадження нових інформаційних технологій у навчально-виховний процес з фізики, не усі методичні питання розроблені досить детально, що ускладнює впровадження ІКТ в педагогічну практику. Більш того, як показано в дослідженнях [2], нині можна констатувати суттєве відставання системи освіти України в галузі застосування ІКТ у навчанні.

Аналіз існуючих на ринку електронних засобів навчального призначення (ЕЗНП) з фізики та підходів до їх використання дасть можливість виявити проблеми, які існують в цьому напрямі, з метою створення такої системи шкільного фізичного експерименту, яка б задовольняла основним дидактичним вимогам сучасної освіти та ідеям педагогічної синергетики й ергономіки.

Відповідно до сучасних вимог нова система освіти повинна спиратися на такі превентивні принципи: вчитися жити, вчитися пізнавати, вчитися працювати, вчитися співіснувати. Превентивна (випереджаюча) система освіти має на меті формування у людей таких якостей, які дозволять їм успішно адаптуватися в сучасних умовах.

Таким чином, метою навчання фізики стає не лише опанування деякою сумою знань, а спрямування отриманих знань на розв'язання актуальних практичних та теоретичних проблем, на розвиток особистості учня, підвищення його інтелектуального рівня.

У традиційному процесі навчання фізики всі учбові ресурси реальні, а можливість доступу до них для учнів залежить від реального часу, реального місця і реального контексту. Режим, порядок і інтенсивність навчання в даному випадку практично не залежать від учня. При цьому учбові програми і плани традиційного навчання зорієнтовані на деякого середнього учня. Орієнтуючись, таким чином, на задоволення масового попиту, сьогоднішня система освіти просто приречена мати масу незадоволених своєю освітою людей. Вихід з такої ситуації відомий: навчальні програми і плани повинні стати адаптивними, легко перебудованими не тільки під запити індивідуума, але і під його освітній рівень, під динаміку його навчання. Учбові програми повинні розроблятися не в рамках стандарту освіти, а на його основі. Стандарт повинен бути мінімумом, від якого відштовхуються всі учні, але до «фінішу» кожний з них приходить своїм маршрутом, своєю траєкторією. Технологія віртуального навчання найкраще підходить для досягнення цієї мети.

Сучасна фізика досягла значних успіхів саме в тих напрямах досліджень, де можливо чітко спостерігати явища і вимірювати їх параметри. Проте сучасна фізична методологія опинилася практично безсилою при вивченні тих явищ, де неможливо все розгледіти в мікроскоп або телескоп, і потрібні інші способи організації мислення і пошуку інформації. Йдеться, наприклад, про ядерну фізику і фізику елементарних частинок, про вивчення явищ в складних системах великого числа частинок, нерівноважних процесів, а також про структуру невидимих фізичних полів і будову Всесвіту.

У відповідних розділах курсу фізики не завжди можна зрозуміти сутність фізичних процесів навіть на описовому рівні, продовжуючи користуватися старими методами збільшення точності експериментів або модернізації математичного апарату: перше неминуче приводить до неадекватного подорожчання устаткування, а друге - до безглуздого нарощування складності розрахунків. Більше того, жоден з цих шляхів не дозволяє помітно просунутися в іншому вимірюванні розвитку фізики: не «в ширину» до опису нових явищ, а «вглиб», - до розкриття внутрішніх механізмів, що стоять за видимою поведінкою об'єктів. Дослідження саме в цьому напрямі робить фізику найактуальнішою і цікавішою наукою, що дозволяє навчитися відрізняти ілюзію від реальності, а також знайти відповіді на питання про будову Всесвіту. Такі дослідження не можливі без використання нових комп'ютерних технологій і різних систем візуалізації віртуальної реальності.

Належне використання комп'ютерних технологій у системі навчального фізичного експерименту, як невід'ємної складової педагогічної системи «процес навчання фізики», вельми корисне і відкриває абсолютно нові можливості. За цих умов, використання реальних дослідів і комп'ютерного імітаційного експерименту є взаємодоповнюючими способами вивчення фізичного (реального) навколишнього світу, його законів і закономірностей розвитку як в методичному, так і в методологічному аспекті.

Становлення сучасної системи ШФЕ тісно пов'язане з іменами таких вчених, як О. Бугайов, В. Буров, С. Величко, Д. Галанін, Є. Горячкін, Б. Зворикін, П. Знаменський, Л. Калапуша, Є. Коршак, Д. Костюкевич, Б. Миргородський, А. Покровський, О. Сергєєв, В. Тищук та багатьох інших.

Основною тенденцією сучасного етапу розвитку шкільного фізичного експерименту залишається створення та запровадження в навчанні фізики комплектів навчального обладнання в поєднанні із інформаційними технологіями.

Як зазначається в більшості досліджень, забезпеченість навчальних закладів України ЕЗНП здійснюється в основному на комерційних засадах. Розробки здійснені у 2004-2006 роках практично недоступні та не надходять у продаж. Одночасно, такі розробки є дещо застарілими, оскільки не відповідають сучасним програмам [3].

Разом з тим, помітно зросла кількість розробників програмних засобів саме для середньої школи. За аналізом дослідників 90 % програмних засобів, які рекомендовані МОН України станом на 2010 рік, відноситься до галузі середньої освіти [5, с. 212].

Серед останніх розробок слід згадати пропонований до використання в школах України та представлений у 2013 році ZnayPad виробництва канадської фірми SENKATEL.

ЕЗНП з фізики відносяться до особливої групи програмних засобів, оскільки в структурі таких засобів, як окрема підструктура, повинен бути присутній навчальний експеримент.

Аналіз ППЗ з фізики, які створені та використовуються в навчальному процесі, свідчить, що таких продуктів існує майже 40 виробництв 9 українських компаній:

- АТЗТ «Квазар - Мікро Техно»: «Фізика 7», «Фізика 8», «Фізика 9», «Фізика 10», «Віртуальна фізична лабораторія 7-9», «Віртуальна фізична лабораторія 10-11», «Бібліотека електронних наочностей 7-9», «Бібліотека електронних наочностей 10-11», «Електронний задачник 7-9».

- ПП «Контур Плюс»: «Фізика» для самостійної роботи, «Віртуальна фізична лабораторія» для самостійної роботи учнів, «Фізика 7», «Фізика 8», «Фізика 9», «Віртуальна фізична лабораторія - 7 кл.».

- ЗАТ «Транспортні системи»: «Фізика 11», «Фізика 7», «Віртуальна фізична лабораторія. Фізика. 7клас».

- «Умнікі»: «Фізика 7», «Фізика 8», «Фізика 9», «Віртуальна фізична лабораторія - 7 кл.», НПЗ «Фізика 11», «Фізика на 200 балів. Тести», «Фізика. Готуйся серйоЗНО».

- «Нова школа»: «Фізика 7», «Фізика 8», «Фізика 9», «Фізика 10», «Фізика 11», «Віртуальна фізична лабораторія - 7 кл.».

- «Основа»: «Електронний конструктор уроків. Фізика 7-11»

- «Study Buddy»: «Ваш персональний репетитор. Відео-уроки. 7-11 кл.».

- «Атлантік - Рекордс»: «Фізика для абітурієнтів».

- «Сорока Білобока»: «Фізика на 200 балів».

Звертає на себе увагу той факт, що серед перелічених ЕЗНП досить незначна кількість призначена для використання під час проведення навчального експерименту. А ті, що є, майже не використовують зйомки реальних дослідів, навіть там, де це явно доцільно, вони замінюються анімаційними зображеннями або комп'ютерними моделями. Не усі запропоновані відео-уроки за своєю якістю відповідають санітарно-гігієнічним вимогам. Деякі виробники використовують у своїх продуктах уроки, створені російськими виробниками, які не завжди відповідають навчальній програмі (наприклад, «Основа»).

На нашу думку, ППЗ виробництва АТЗТ «Квазар - Мікро Техно», яке розповсюджується в школах ще з 2006 року і має відповідні рекомендації МОН України, є найбільш повним та затребуваним продуктом завдяки своїй високій ефективності та мобільності.

Не можна говорити, звичайно, про високу якість цього продукту (особливо відеофрагменти, що створені ще у 80-х роках ХХ століття), але наявність в ньому таких складових, як конструктор уроків, консоль вчителя, дозволяє вчителю доповнювати даний продукт, створювати власні уроки з використанням мультимедійних ефектів і анімації.

З іншого боку, на вітчизняному та зарубіжному ринках існують програмні продукти, які практично повністю задовольняють вимоги користувачів як за структурою, так і за функціональністю. На жаль, більшість з них працює на систему професійної або вищої освіти.

До таких продуктів в системі навчального експерименту потрібно віднести навчально-методичні комплекти, які включають програмне забезпечення та комплект навчального обладнання для проведення досліджень. Перш за все, це відомий комплект обладнання для реально-віртуальних експериментів компанії «L-мікро», комплекс лабораторного обладнання німецьких виробників Phywe (дозволяє виконати 341 експеримент з фізики), а також мобільна комп'ютерна лабораторія NOVA 5000 (Foyrie, Ізраїль).

NOVA 5000 - це автономний реєстратор даних, що працює на Windows CE та дозволяє учням виконувати велику кількість експериментів не лише з фізики, а й з хімії, біології, екології. Комплект містить повну версію програмного забезпечення для аналізу даних MultiLab фірми Foyrie. В доповненні до програмного забезпечення постачається інтерактивна таблиця Мендєлєєва, конвертор одиниць, інтерактивні демонстрації експериментів та зручний комплект додатків для створення звітів до лабораторних робіт.

Експеримент з фізики для NOVA 5000 був розроблений з урахуванням особливостей шкільної фізичної лабораторії.

Дане обладнання може використовуватися як під час проведення лабораторних та демонстраційних експериментів у вищій школі, так і для проведення досліджень в процесі вивчення фізики в профільній школі, оскільки задовольняє основні дидактичні вимоги, які ставляться до шкільного експерименту.

Безумовно, віртуальний експеримент має багато переваг, серед яких можна відзначити такі: дозволяє виділити головне та прибрати другорядні чинники впливу; встановити певні закономірності протікання явищ в особливих умовах, які не можна створити реально; багато разів повторити дослідження, змінюючи при цьому параметри; змінювати в широких межах початкові параметри і умови проведення дослідження; моделювати ситуації неможливі в реальних умовах та ін.

На нашу думку, лише взаємопов'язане використання віртуального та реального фізичного експерименту, їх обґрунтований взаємозв'язок, дасть можливість учневі вивчати навколишній світ, його закони та закономірності розвитку на більш високому рівні, одночасно стимулюючи самостійну пізнавальну діяльність школярів, їх творчість, саморозвиток та самоосвіту. В даному аспекті подальшого дослідження вимагає проблема встановлення такого співвідношення між реальним та віртуальним експериментом в процесі навчання фізики, яке б давало можливість реалізувати в навчальному процесі основні функції експерименту, вимоги ергономіки та превентивної освіти, запровадити синергетичний підхід, що орієнтує педагога на створення умов для розвитку здібностей учнів, їх творчості, різноманітних форм мислення.

електронний навчання фізичний експеримент

Список використаних джерел

1. Використання інформаційних технологій на уроках фізики / упоряд. І. Ю. Ненашев. - Х.: Вид.група. «Основа», 2007. - 192 с.

2. Гуржій А. М. Електронні освітні ресурси як основа сучасного навчального середовища загальноосвітніх навчальних закладів / Гуржій А. М., Лапінський В. В. // Інформаційні технології в освіті: збірник наукових праць. - Херсон: ХДУ, 2013. - Вип. 15. - С. 30-37.

3. Збірник програм з профільного навчання для загальноосвітніх навчальних закладів. Фізика та астрономія. - Київ: Основа, 2010.

4. Сальник І. В. Проблеми створення та використання сучасного інформаційного середовища в навчально-виховному процесі / І. В. Сальник // Наукові записки. - Серія: Педагогічні науки. - Кіровоград: РВВ КДПУ ім. В. Винниченка. - 2009. - Випуск 82. - Ч. 1. - С. 91-96.

5. Самчинський Я. Б. Просування й розповсюдження програмного забезпечення на ринку України / Самчинський Я. Б., Вінник М. О. // Інформаційні технології в освіті: збірник наукових праць. - Херсон: ХДУ, 2013. - Вип. 15. - С. 210-220.

6. Шут М. І. Застосування до навчання фізики складових сучасного навчального середовища / М. І. Шут // Збірник наукових праць Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини / гол. ред. М. Т. Мартинюк. - Умань: СПД Жовтий, 2008. - Ч. 2. - С. 306-317.

Размещено на Allbest.ru