Электронные образовательные ресурсы на уроках физики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Применение и сущность электронных образовательных ресурсов

1.1 Определение, сущность, виды электронных образовательных ресурсов

1.2 Электронные образовательные ресурсы на уроках физики

2. Особенности изучения атомной физики в школьном курсе

2.1 Основные понятия атомной физики, изучаемые в общих и профильных школах

2.2 Демонстрационные и компьютерные эксперименты при изучении атомной физики

2.3 Компьютерное моделирование по атомной физике

Заключение

Список литературы



Введение

электронный образовательный ресурс физика

Физика - основополагающая наука, благодаря которой, можно понять процессы и законы, действующие в природе. Существует много разделов физики: механика, оптика, молекулярная физика и другие, которые рассматривают окружающий нас мир, со своей стороны.

Наиболее интересным и необходимым для освоения других дисциплин является молекулярная физика, в частности ее подраздел «Атомная физика», который показывает обучающимся, что все окружающие нас предметы состоят из меленьких частиц - атомов.

Многие работа таких известных методистов как: Б.Б. Буховцев, С.В. Громов, И.К. Кикоин, ВВ. Мултановский, М.Я. Мякишев, И.И. Нурминский, А.А. Пинский, А.В. Перышкин, Н.А. Родина, В.Г. Разумовский, Л.П. Свитков, А.А. Синявина, Л.С. Хижнякова, Э.Е. Эвенчик и др. посвящены методике изучения атомной физики в средней школе. Результаты этих исследований нашли отражение в новых учебниках физики для средней школы.

Атомная физика сложна для понимания учащихся. Основной сложностью ее преподавания является отсутствие наглядности.

Из-за вредного воздействия на организм человека и не способностью школ полностью принять все средства предосторожности для исключения различных видов инцидентов, необходимо ограничивать число реальных экспериментов при обучении школьников, что вызывает сложность обучения.

Целью курсовой работы является исследование возможности использования электронных образовательных ресурсов в помощь ученикам при изучении атомной физики.

Объектом исследования является организация учебного процесса на различных этапах урока физики.

Предметом исследования является изучение атомной физики в основной школе.

Задачи курсовой работы:

1. Проанализировать состояние проблемы в научно-методической литературе и практике обучения.

2. Показать на фрагменте программы, как применять электронный образовательные ресурсы на различных этапах обучения.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ специальной литературы по проблеме исследования; теоретические методы для разработки методики применения электронных образовательных ресурсов при изучении «Атомной физики».

Структура: данная курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы.



1. Применение и сущность электронных образовательных ресурсов

1.1 Определение, сущность, виды электронных образовательных ресурсов

Современное образование постоянно модернизируется, при обучении педагоги все чаще стали применять не только традиционно-устоявшиеся формы обучения, но и инновационные методики обучения, связанные с использованием различных видов электронных образовательных ресурсов. Существуют различные виды таких ресурсов, но прежде чем раскрыть этот вопрос необходимо разобраться, что же называют электронным образовательным ресурсом (ЭОР)?

ЭОР - совокупность средств программного, технического и организационного обеспечения, электронных изданий, размещаемая на машиночитаемых носителях и/или в сеть [23].

Если говорить проще, то ЭОР - это такие учебные материалы, для демонстрации которых применяются электронные устройства.

Существует три уровня ЭОР [23]:

Текстографические ЭОР считаются самыми простыми. Форма предъявления текстов и иллюстраций - главное отличие, так как весь материал представляется на экране компьютера, а не в бумажном виде.

Следующий уровень представляют тоже текстографические ЭОР, но у них имеются значительные отличия в навигации по тексту. Чтение страниц осуществляется последовательно, при этом, в тексте присутствуют ссылки или термины, определение которых будет спустя многие страницы, что не очень удобно. Однако, этого можно избежать: указав незнакомый термин и мгновенно получить пояснение в диалоговом окне.

Последний уровень ЭОР представлен ресурсами, включающими в себя визуальный и звуковой фрагменты, благодаря которым представленная информация подлежит лучшему усвоению [23].

Электронные образовательные ресурсы можно так же можно разделить на виды:

? электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК), обеспечивающий поддержку всех видов занятий, предусмотренных программой дисциплины;

? электронный учебный модуль (ЭУМ), поддерживающий все виды занятий по разделу (теме) дисциплины;

? электронное учебное пособие;

? электронное методическое пособие;

? электронный задачник;

? средства поддержки практических занятий;

? компьютерные модели изучаемых процессов и объектов, выполненные с помощью MathCAD Calculation Server, Matlab Web Server и др.;

? лабораторный практикум, обеспечивающий удаленный доступ к реальному оборудованию;

? виртуальный лабораторный практикум;

? модули проверки знаний по разделам (темам дисциплины);

? атлас конструкций и деталей, включая трехмерную графику;

? средства обработки и визуализации результатов исследований;

? компьютерные тренажеры;

? базы данных учебного назначения;

? программные системы автоматизированного проектирования [3].

В рамках федеральной целевой программы, направленной на развитие образования был начат проект, в ходе которого разрабатывались ЭОР нового поколения - открытых образовательных модульных мультимедиа-систем (ОМС)[8,25].

Создатели данного проекта считают, что ОМС, содержащие достоинства мультимедиа-контента и сетевой доступности, позволяющие неограниченно расширять содержание предметной области и модернизировать каждый модуль, дают большие возможности для улучшения образовательного процесса.

А.В. Осина говорит, что главными достоинствами ОМС является следующее:

? отсутствие содержательных и технических ограничений: полноценное использование новых педагогических инструментов (интерактива, мультимедиа, моделинга) сочетается с возможностью распространения в глобальных компьютерных сетях, в том числе узкополосных;

? Модифицируемость контента: возможность расширять имеющуюся структуру, т.е. дополнять содержимое ОМС новой информацией;

?возможности построения авторского учебного курса преподавателем и создания индивидуальной образовательной траектории учащегося: благодаря наличию вариативов исполнения электронных учебных модулей в ОМС возможно выбрать их оптимальную с персональной точки зрения комбинацию для курса по предмету;

? неограниченный жизненный цикл системы: поскольку каждый учебный модуль автономен, а система открыта, ОМС является динамически расширяемым образовательным ресурсом, не требующим сколь-нибудь существенной переработки в целом при изменении содержательных или технических внешних условий [22].

Также к положительным качествам ОМС можно отнести:

? возможность распространения на локальных носителях: избранные ЭУМ из совокупного контента ОМС вместе с программой реализатором легко переносятся на компакт диск;

? пользователь ОМС (преподаватель, учащийся) становится, по существу, соавтором учебного курса, для этого предоставляется две возможности: выбрать понравившийся вариатив того или иного ЭУМ, подготовленный профессиональными разработчиками, или сделать модуль своими руками для локального или всеобщего использования;

? ОМС допускает бесконечное расширение по осям: по мере получения новых знаний по предмету в систему легко включается новая тема, новые педагогические методики или прогресс компьютерных технологий и отражаются в новых вариативах ЭУМ;

? унификация архитектур и программных компонентов создает предпосылки развития контент индустрии электронных образовательных ресурсов [22].

1.2 Электронные образовательные ресурсы на уроках физики

Сегодня, учитель должен как обучать школьников, так и воспитывать в них личность, направленную на саморазвитие. Для того, чтобы обучение в школе было успешным, нужно использовать ЭОР. Применение ЭОР на уроках благополучно вливается в традиционный урок и помогает учителю организовывать новые, более современные, виды учебной деятельности.

Ориентируясь на те умения, что формируются при использовании ИКТ на уроках физики, планируем деятельность ученика при изучении предмета для ликвидации пробелов.

Важно отметить, что применение компьютерных технологий на уроках физики является творческим процессом, благодаря которому будет осуществляться принципы разевающего обучения. Появляется возможность подачи материала в соответствии с уроком, не в обычном, как мы привыкли виде: с использованием чертежей на доске, а в красочном, иногда даже игровом виде, что будет более наглядно и доступно для усвоения. Использование какихлибо образовательных ресурсов на уроке способствует повышению мотивации учеников к обучению, учитель создает условия для эффективного проявления фундаментальных закономерностей мышления, для приобретения учащимися средств познания и исследования мира, оптимизирует познавательный процесс.

На уроках физики электронные образовательные ресурсы являются необходимой составляющей современного обучения, поскольку их назначение различно: в качестве технического средства обучения; для моделирования разнообразных физических процессов учителем и учениками; обучающие программы для самостоятельной работы школьников, диагностики и контроля их знаний; во внеурочной деятельности, творческих заданиях и проектной деятельности [3].

Следовательно, основываясь на преимущества применения ЭОР на уроках, можно сделать вывод о том, что данные ресурсы являются неотъемлемой составляющей при обучении. При этом, компьютер выступает как средство, благодаря которому решение задач будет сопровождаться наглядностью, а учитель сможет корректировать собственную деятельность, опираясь на новые технологии обучения.

Не смотря на все положительные аспекты применения ЭОР к урокам, с их применением необходимо усердно готовиться. Учителю при написании конспектов уроков с использованием таких технологий нужно быть терпеливым, усидчивым, обладать огромной заинтересованностью, но самое важно при этом - это иметь желание осваивать новые программы, разбираясь во всех тонкостях приложений, а также создавать модели реальных физических явлений и процессов.

Стоит помнить, что моделирование различных явлений и процессов, должно сочетаться с настоящими опытами и экспериментами, которые в свою очередь заменить ничем нельзя. Тогда объяснение материала будет на высоком уровне, а уроки будут вызывать интерес у учащихся, вовлекая в работу всех без исключения ребят, помимо этого будут формироваться такие компетенции: изучение нового материала; поиск информации; обработка информации; адаптация к окружающей среде, необходимых не только физике, но и других предметах. В результате чего, качество знаний при этом становится выше и можно уже говорить о рациональном применении новых форм, методов и технологий в учебном процессе.

Благодаря электронным образовательным ресурсам показываются все перспективы применения активно-деятельностных форм обучения, в результате чего изменяются роли педагога и обучающегося.

Компьютерная поддержка курса физики дает дополнительные возможности при усвоении содержания курса. С ее помощью можно обогатить содержание и обеспечить новые активные формы и способы овладения.

ЭОР позволяет решить следующие задачи:

· индивидуализации и дифференциации обучения;

· стимулирования разнообразной творческой деятельности учащихся;

· воспитания навыков самоконтроля, привычки к рефлексии;

· изменения роли ученика в учебном процессе от пассивного наблюдателя до активного исследователя [11].

Мультимедийная среда представлена таким образом, что более важными становятся наблюдение, разного рода эксперименты, математическое моделирование, конструирование. Применение ЭОР облегчает у учителя подготовительный процесс к уроку. Кроме этого, дает возможность «строить» уроки, определяя их оптимальное содержание, формы и методики обучения; способствует организации учебного процесса как в традиционной форме обучения, так и в проектной и дистанционной. Все это является значимым при обучении одаренных детей, детей с ограниченными физическими возможностями, детей, пропустивших большое количество занятий из-за болезни.

Запоминанию и более качественному усвоению знаний способствует занимательная форма представления материала, например, в виде веселы анимированных героев, что в дальнейшем поможет подростку получить опыт решения проблем.

Электронные образовательные ресурсы делают не только ярким и необычным урок для школьников, но и создают предпосылки для освоения способов деятельности.

Ввиду того, что наглядно-образные компоненты мышления играют значимую роль в жизни человека, то их применение при изучении материала повышают эффективность обучения:

· графика и мультипликация дают возможность понять ученикам сложные логические математические построения;

· возможности, предоставляемые ученикам, манипулировать (исследовать) различными объектами на экране дисплея, изменять скорость их движения, размер, цвет и т. д. позволяют детям усваивать учебный материал с наиболее полным использованием органом чувств и коммуникативных связей головного мозга [1].

Использование компьютера сопровождается на всех тапах обучения: при объяснении нового материала, закреплении, повторении, контроле; исходя из которых определяется его функция для ученика.

При решении нестандартных задач с использованием компьютерных технологий развиваются многие умения обучающихся: умение применять информационные технологии и многообразные источники информации, умение осуществлять самостоятельную работу и помогать развивать интерес к математике.

Ребятам интересен сам процесс и его результат, даже всеми известный редактор PowerPoint служит источником вдохновения для них, поскольку благодаря его возможностям: при использовании анимации привычный текст на слайде, «оживает», а звук помогает сделать работу более зрелищной, в результате чего тема становится простой и более доступной для понимания.

Известно, что физика - наука экспериментальная, объясняя которую используют демонстрационный эксперимент. Методика обучения физике считается одной из сложных методик преподавания. Использование компьютерных технологий при обучении физики повышает эффективность обучения, а также делает труд учителя легче.

Ввиду многих особенностей предмета, преподавание физики является той благоприятной средой, в которой можно применить многие электронные образовательные ресурсы. В основном данная работа ведется по различным направлениям, одним из которых является использование информационных технологий для демонстрации физических явлений и использование мультимедийных лабораторных работ.

Демонстрации с использованием компьютера проводятся во время урока физики с использованием проектора и интерактивной доски призваны проиллюстрировать материал данного урока. Для показа используются несколько типов цифровых материалов: короткие видеофильмы и анимации различных физических процессов, фотографии и наглядные схематические рисунки. Реальный физический опыт не может быть заменен компьютерной демонстрацией, она выступает лишь в качестве его дополнения.

Главными источниками демонстрационных материалов являются: цифровые материалы на компакт-дисках, мультимедийные курсы и учебники, ресурсы Интернет и авторские разработки, в частности презентации уроков.

Такие нормативные документы как: «Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года»; «Национальный проект в сфере образования»; научно-методический журнал «Физика в школе» служат основой в преподавании физики.

Перед учителямипредметниками, стоят цели, которые направленные образовательную деятельность, в частности, учителя физики необходимо решить следующие задачи: создать условия для повышения интереса учащихся к физике, вовлечь учащихся в активную творческую, исследовательскую деятельность; сформировать компетенции учащихся на уроках с ИКТ; развить творческие начала в деятельности ребенка, сформировать у него положительные мотивации к учебному предмету [3].

Сегодня, учитель должен применять в процессе обучения образовательные ресурсы на уроках физики для того, чтобы повысить качество знаний обучающихся, а также необходимо уделить внимание творческому усвоению знаний ребятами. Изменение всех составляющих методической системы связано со следующими характеристиками: оригинальным способом постановки и решения педагогических задач; оперативностью в использовании средств и способов педагогической деятельности; умением моделировать урок в разнообразных технологиях развивающего образования с использованием ИКТ (иммитационное моделирование, проблемно-поисковая, коммуникативная). В настоящее время высоко оценивается престиж интеллекта и научного знаний, который был получен благодаря компьютеру. Ввиду этого вводится тенденция предоставления знаний посредством электронных образовательных ресурсов с учетом всех индивидуальных и психологических особенностей детей. Благодаря данным ЭОР становится возможным научить ребят владеть и самостоятельно разрабатывать проекты, презентации, программы, создавать сайты, на которые можно выкладывать авторскую информацию, в частности и по физике

Как уже обсуждалось, что физика - наука экспериментальная, поэтому ее трудно представить без экспериментов и лабораторных работ. Но не все кабинеты оснащены необходимым оборудованием для проведения лабораторной работы. Тогда на помощь приходит компьютер. В опытах, проводимых с помощью него, ученики могут изменять параметры и проанализировать увиденное, сделать вывод о том, что произойдет с рассматриваемым явлением.

Однако не всегда явления можно продемонстрировать не только из-за отсутствия необходимого оборудования, а ввиду трудности демонстрации в школьных условиях. Примером может служить атомы и молекулы в 7 классе, а в 9 классе рентгеновское излучение. В результате чего, ребята испытывают трудности при обучении, поскольку не могут мысленно вообразить нужные процессы и явления.

В силу развитости информационных технологий, не составляет труда создать многие физические модели, изменить условия протекания процесса, меняя какой-либо данные.

Как уже выше упоминалось, мультимедийный сценарий уроков реализовывается с помощью представителя пакета программ Microsoft Office - программы Power Point, где иллюстративный материал представлен в виде слайдов, содержащих материал различного характер: видеофильм, анимации, фотографии и т.д.

Преимуществом таких сценариев над традиционной формой ведения уроков, с использованием мела и доски, является наличие достаточно большого количества времени, которое можно посвятить для объяснения дополнительного материала.

Иллюстративный материал для презентаций может быть взят из:

· CD дисков мультимедийных курсов физики, энциклопедий или CD дисков-сборников электронных наглядных пособий по физике (совместный диск «Образование» фирм 1С и «Дрофа», фирмы «Физикон»);

· материалов из Интернет-источников;

· собственно-созданных материалов (видеоролики, отсканированные рисунки с различных печатных изданий) [17].

Наиболее развитой составляющей электронных образовательных ресурсов являются электронные учебники:

· «Живая Физика» - компьютерная проектная среда, ориентированная на изучение движения в гравитационном, электростатическом, магнитном или в любых других полях, а также движения, вызванного всевозможными видами взаимодействия объектов. С помощью данной среды можно без усилий и большой затраты времени представить различные схемы экспериментов, модели объектов, силовые поля, при этом способ представления результатов выбирается самим пользователем. Данная программа позволяет представить все процессы, явления в движении, что поможет в конечном счете ученикам понять теорию, осмыслить задачу, провести лабораторную работу.

· «Открытая физика» - содержит сборник компьютерных экспериментов по всем разделам школьного курса физики. Каждому эксперименту подобраны результаты, анимация, графики, пояснения наблюдаемого явления видеозаписи экспериментов, вопросы и задания по соответствующей теме.

Эффективность использования электронных образовательных технологий тесно связана с методами использования интерактивных моделей, применение которых может осуществляться как для демонстрации физического процесса, явления, а также и для проведения интерактивных экспериментов.

Рассмотрим применение информационных технологий по различным уровням [1]:

Уровень деятельности	Пример действий учителя	Примеры действий учащихся
Пассивный	Показ рисунков и фотографий из мультимедийных курсов. Показ интерактивных моделей и задание учащимся вопросов.	Чтение с экрана текста из мультимедийных курсов. Просмотр интерактивных моделей и ответы на вопросы учителя.
Деятельностный	Работа с интерактивными моделями в рамках выполнения лабораторных работ Организация тестирования.	Выполнение лабораторных работ. Выполнение текстовых заданий и решение задач.
Творческий	Задания учащимся по интерактивным моделям и моделирующим средам в творческом виде	Самостоятельное исследование. Создание учащимися нового продукта - интеллектуального, познавательного.

На уроках физики можно использовать различные мультимедиа ресурсы и Интернет, рассмотрим их [22,23].

Мультимедиа ресурсы (CD-диски):

«Образовательная коллекция. Открытая физика 1.1»

«Открытая физика. Часть 1 и 2»

«От плуга до лазера 2.0 (Интерактивная энциклопедия науки и техники)»

«Физика 7 - 11 классы: практикум. Диск 1 и 2 (Учебное электронное издание)»

«Физика 7 - 11 классы (Электронная библиотека наглядных пособий. КиМ)»

«Физика 7 - 11 классы (Электронная библиотека наглядных пособий. 1С: Образование)»

«Физика. 7 класс (Комплект электронных пособий)» к учебнику Пурышева Н.С. ВажеевскаяН.Е.

«Физика. 8 класс (Комплект электронных пособий)» к учебнику Пурышева Н.С. ВажеевскаяН.Е.

«Физика. 9 класс (Комплект электронных пособий)» к учебнику Пурышева Н.С. ВажеевскаяН.Е.

«Физика 10 класс (Электронное приложение к учебнику авт. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н.)»

«Физика 11 класс (Электронное приложение к учебнику авт. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.)»

«Физика (1С: Репетитор)»

«Физика. Подготовка к ЕГЭ (Обучающие курсы TeachPro)»

«Открытая астрономия»

«Астрономия. 9 - 10 классы (Электронная библиотека наглядных пособий)»

Ссылки на методические материалы и виртуальные лабораторные работы:

http://school-collection.edu.ru (Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов)

http://www.ict.edu.ru (Портал «Информационно-коммуникативные технологии в образовании»)

http://www.microsoft.com/Rus/Education/PiL/Default.mspx (Партнерство в образовании. Информационный портал Microsoft для образовательных учреждений)

http://www.fsu-expert.ru (Общественно-государственная экспертиза учебников. Федеральный совет по учебникам МОН РФ)

http://fiz.1september.ru/ (Электронная версия газеты «Физика»)

http://archive.1september.ru/fiz/ (Газета «1 сентября»: материалы по физике. Подборка публикаций по преподаванию физики в школе. Архив с 1997 г.)

http://www.physbook.ru/ (Электронный учебник по физике)

http://www.physics.ru/ (Открытая физика. Физикон)

http://www.fizika.ru/index.htm (Сайт Физика.ру)

http://astronom-ntl.narod.ru (Сборник материалов по физике и астрономии)

http://physics.nad.ru/ (Физика в анимациях)

http://www.uroki.net (Все для учителя)

http://www.twirpx.com (Сайт для студентов, аспирантов и преподавателей)

http://www.ucheba.com (Образовательный портал «УЧЕБА»)

http://www.ege.ru (Сервер информационной поддержки ЕГЭ)

http://www.curator.ru/e-books/physics.html (Обзор электронных учебников на CD-ROM)

http://www.n-t.org/ (Наука и техника: электронная библиотека)

http://phdep.ifmo.ru/labor/common/ (Виртуальные лабораторные работы по физике для 10 и 11 классов)

http://www.gomulina.orc.ru (Физика и астрономия: виртуальный методический кабинет)

http://www.cacedu.unibel.by/partner/bspu/ (Федеральные тесты по механике)

http://n-t.ru/nl/fz/ (Лауреаты нобелевской премии по физике)

http://www.phizik.cjb.net/ (Школьный курс физики)

http://class-fizika.narod.ru/ (Классная физика)

2. Особенности изучения атомной физики в школьном курсе

2.1 Основные понятия атомной физики, изучаемые в общих и профильных школах

Научная значимость подобранного для изучения материала, а также важность его практических приложений служат основополагающими факторами при определении содержания и методов изучения данного раздела.

В ходе изучения атомной физики для рассмотрения предоставлены следующие понятия: строение атома, протон, нейтрон, электрон, нуклон, состав ядра атома, радиоактивность, деление ядер и ряд других понятий, зависящих от профиля школы. Рассмотрение данных вопросов имеет огромное значение, поскольку на основе их у учащихся возникает глубокое понимание об окружающем мире [15].

В зависимости от того, какой по профилю является школа: базовая или профильная, исходя из государственного общеобразовательного стандарта минимальный уровень усвоенных знаний разделяют таким образом [10,13]:

Стандарт полного базового образования	Стандарт полного профильного образования	Минимум профильной программы
Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Лазеры. Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Дефект массы и энергия связи ядра. Ядерная энергетика. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы. Доза излучения. Закон радиоактивного распада и его статистический характер.	Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора и линейчатые спектры. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Спонтанное и вынужденное излучение света. Лазеры. Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Нуклонная модель ядра. Энергия связи ядра. Ядерные спектры. Ядерные реакции. Цепная реакция деления ядер. Ядерная энергетика. Термоядерный синтез. Радиоактивность. Дозиметрия. Закон радиоактивного распада.	Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Нуклонная модель ядра. Ядерные спектры. Термоядерный синтез. Дозиметрия.

Исходя из этого, будет наблюдаться ощутимая разница в требованиях к выпускникам.

Встречаются учебники для базовых школ, в которых включены некоторые вопросы, посвящённые более глубокому изучению, примером может служить учебник «Физика» 11 класс автор которого является В.А.Касьянов. Он рассматривает такие понятия по атомной физике: Строение атома. Постулаты Бора. Лазер. Состав атомного ядра. Энергия связи. Синтез и деление ядер. Радиоактивность. Ядерная энергетика. Термоядерный синтез. Ядерное оружие. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы. Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия.

Обучение по таким учебникам приводит к повышению уровня усвоенных знаний учащимися базовой школы.

2.2 Демонстрационные и компьютерные эксперименты при изучении атомной физики

Выше упоминалось, что эксперимент должен являться основополагающей составляющей курса физики. Благодаря физическому эксперименту все основные понятия физики показываются на опыте.

Хорошо поставленный демонстрационный опыт, показанный во время теоретического изложения материала и отражающий физическое явление, дает возможность преодолеть формальный подход, встречающий на начальной стадии обучения физики. Такие демонстрационные опыты помогают накопить и расширить кругозор у учащихся, дают начало представлениям о многих физических явлениях и процессах, показывают закономерности, устройство и действие новых приборов и установок, знакомят с методами исследования, иллюстрируют практическое применение физических законов. Именно это уточняет, делает более понятным и убедительным теоретическое изучение материала, тем самым пробуждает и поддерживает интерес к физике.

Атомная физика сложна для изучения и для того что бы материал был понят, необходим демонстрационный эксперимент, но поставить в рамках школы его сложно, ввиду опасности проведения для здоровья человека.

Тогда, выходом из такой ситуации могут служить некоторые способы. Рассмотрим их.

Способ 1: использование «материальных» моделей - аналогов изучаемых явлений, обеспечивающих наглядность при изучении атомной физики [8].

В качестве примера можно рассмотреть аналогию строения атомного ядра и хаотичное движение детей, которые располагаются в центральном круге баскетбольной площадки (при этом количество мальчиков и девочек должно совпадать).

Изначально объясняется, что мальчики будут принимать образ протонов, а девочки - нейтронов. Если всех детей попросить объединиться по гендерным признакам: мальчики с мальчиками, а девочки с девочками, то они начнут между собой толкаться, а полученный строй вытянется в форму овала, что будет аналогией такого процесса как деление ядер.

Следующим примером может служит капельная модель ядра. Здесь строение ядра будет рассматриваться как капля жидкости.

Представленный модели служат хорошей альтернативой для показа демонстраций. Основным минусом модельного эксперимента служит то, что аналогия применима не для всего, а механические модели могут искажать свойства микромира.

Способ 2: Компьютерное моделирование.

Всякий эксперимент в атомной физике можно продемонстрировать во всей его полноте, для этого нужно использовать компьютерное моделирование.

Главным и самым важным достоинством данного способа, по мнению учителя, является создание впечатляющих и запоминающих зрительных образов. Именно они помогают усвоить в большей мере изучаемое явление и его важные детали, в отличие от соответствующих математических формул.

Моделирование процессов и явлений придает наглядность абстрактным законам и концепциям, акцентирует внимание учащихся к малозаметным деталям изучаемого явления или процесса, скрывающим при непосредственном наблюдении [15].

Анимация и графическое изображение результатов моделирования изучаемого явления или процесса, в совокупности, дают возможность обучающимся с легкостью усвоить значительные объемы содержательной информации.

В современном мире, компьютерное моделирование возможно проводить в online режиме, при этом нужно всего лишь быть зарегистрированным на сайте [21,22].

2.3 Компьютерное моделирование по атомной физике

В современном информационном мире существует бесконечное множество графических пакетов и оболочек: Соrel, 3D-Studio, Power-Point, Macromedia Flash, Micro-Cap и др. Они, в свою очередь, помогают решать конкретные практические задачи без знания языков.

Рассмотрев многие электронные образовательные ресурсы, наиболее подходящими для использования в школе можно считать PowerPoint и CorelMove.

CorelMove является графическим редактором, а PowerPoint - приложение для создания презентаций, в совокупности они предоставляют возможность создавать многообразные статистические и динамические модели, показывающие реальные процессы, явления, опыты. Данные модели делают процесс изучения физики занимательным и увлекательным, а труд учителя более простым.

Как и на всех уроках вообще, так и на уроках физики электронные ресурсы в результате обучения должны способствовать улучшению познавательного процесса, овладению школьниками возможностями информационных технологий, более гармоничному развитию интеллектуальных способностей учащихся.

Изменения методики изучения учащимися отдельных разделов физики обычно происходят в результате эффективной графической иллюстрации сложных зависимостей, представляемых обычно в табличной или аналитической форме, улучшения техники и методики демонстрационного эксперимента, наглядного решения физических задач.

Для того, чтобы обучение было наглядным нужно отметить главные свойства рассматриваемого явления: перевоплотить его в модель, отразив в ней все эти свойства и сделать ее доступной для ребят.

Внимание следует также обратить на статистические и динамические модели.

Рассмотрим динамическое моделирование. Оно должно обладать достоверностью и убедительностью, при этом четко передавать динамику различных физических процессов.

Показателем эффективности компьютерных моделей является интеллектуальное развитие учащихся. Для того, чтобы повысить показатель нужно сопоставить содержание урока целевому назначению динамической компьютерной модели.

Важным условием повышения эффективности наглядности обучения является активизация познавательной деятельности учащихся за счет увеличения объема самостоятельной работы при организации диалога ученика с компьютером.

Используя компьютерное моделирование при проведении эксперимента на практике шире реализовываются следующие требования: обеспечение видимости, создание специфического эмоционального настроя.

При объяснение нового материала используют динамические компьютерные модели в соответствии с целевым назначением:

1. в теории, основанной на явлениях, для которых важно знать их механизм;

2. в теории, основанной на исторических опытах;

3. в теории по материалу повышенной трудности;

4. для демонстрации применения изучаемого явления в жизни и технике;

5. для построения графиков, необходимых для изучения нового материала [5].

Программы Macromedia Flash 8 и Microsoft Office FrontPage 2003 служат основой создания электронного учебника по атомной физике. Macromedia Flash 8 служила создателем и редактором анимации электронного учебника. Microsoft Office FrontPage 2003 служила основой для разработки структуры учебника. Эти программы в настоящий момент являются одними из самых понятных красочных и легкодоступных программ своего рода.

Однако не все электронные учебники соответствуют требованиям стандарта. Рассмотрим основные требования, которые были выделены на основании используемой нами литературой по теме исследования.

1.Требования к текстовой информации.

Текстовая информация в электронном учебнике должна придерживаться минимума, поскольку долгое чтение с экрана приведет к переутомлению, вследствие которого снизится восприятие, а, следовательно, и усвоение знаний. Огромное внимание следует уделить размеру и типу шрифта. Благодаря электронной вариации учебника, появляется возможность выделять цветом и фоном как все предложение, так и его отдельные слова, что позволяет акцентировать внимание на главном. Учебник такого вида должен содержать гиперссылки и ссылки на другие книги, справочники.

2. Требования к графической информации.

В электронном учебнике, как и в обычном, печатном должно быть большое количество иллюстративного материала, причем изображения должны соответствовать размерам экрана или окна на экране.

Графически следует показывать следующую информацию:

- последовательные кадры, рисунки, которые показывают движение, причинные связи или структуру, диаграммы процессов, временные графики;

- диаграммы или рисунки, на которых опущены определенные частности для того, чтобы выделить особенности изображаемого явления, такие как сечения, чертежи, рисунки машин;

- качественное представление числовых данных, такое как линейные графики, диаграммы, пиктограммы;

- физические, политические и специализированные карты;

- диаграммы или рисунки, на которых опущены определенные частности для того, чтобы выделить особенности изображаемого явления, такие как сечения, чертежи, рисунки машин;

- таблицы и диаграммы или разного рода матричные представления словесных и числовых данных, такие как расписания, таблицы спортивных результатов, диаграммы для сравнения;

- статические фотографии, которые хороши для привлечения внимания, демонстрации подлинников, введения в контекст [24].

Не стоит забывать и о видеофрагментах, используя которые можно в динамике показать все процессы и явления. В результате чего повышается заинтересованность, восприятие и как следствие, улучшается качество знаний.

3. Требования к компоновке учебного материала.

Исключительное дидактическое значение имеет компоновка текстового, графического и другого материала. Расположение информации на странице, последовательность идущих друг за другом страниц - основополагающие факторы, влияющие на качество восприятия новой информации, возможность обобщения и анализа, скорость запоминания, полноту усвоения учебной информации. Однако, в электронном учебнике нельзя одновременно «заглянуть» в две страница как в печатном, но несмотря на это учебник электронной вариации позволяет делать закладки в любом месте, отображать список закладок, отсортировав их в любом порядке. В электронном учебнике должен быть список рекомендованной литературы, изданной традиционным, печатным способом и содержащий ссылки на статьи в журналах, на электронные публикации, размещенные на серверах учебного заведения или в сети Internet [23].

Применение компьютерных ресурсов дает возможность в рамках школы наблюдать физические процессы и явления, быстро, точно и многократно проводить расчеты времени, повторяя данный эксперимент с различными начальными данными.

Атомная физика является хоть и сложным для обучения разделом, но необходимом для формирования представлений у школьников о макромире мире с позиции микромира.

Рассмотрим небольшой фрагмент, показывающий методику изучения атомной физики с использованием компьютерных технологий на основе учебника «Физика» 11 класс автор Мякишев Г.Я. [13].

Изучение атомной физике начинается в главе XII с рассмотрения вопроса о строении атома, раскрытие которого учитель начинает с истории открытия атома. После чего, обсуждаются различные представления о структуре, и содержании атома. При объяснении того, что атомы представляют собой положительно заряжённое ядро и отрицательно заряженный электрон, движущийся по орбите можно включить модель под названием «Строение атома» в online режиме [21]. Данную модель можно включать неограниченное количество раз. На начальном этапе нужно выполнить два подхода к воспроизведению: первый подход, ознакомительный, будет сопровождаться комментарием учителя, затем второй подход, закрепляющий, без комментариев.

Данную анимацию показывают и при рассмотрении строения ядра атома. Учащимся на представленной модели поясняется что такое нуклоны и причина, почему целиком атом нейтрален. Представленная тема является центральной в изучении атомной физики. Ввиду этого, модель, созданная на компьютере должна очно отображать все аспекты строения, ведь благодаря этому можно получить четкое представление об атоме (рис. 1)

Рис. 1

Затем, обсуждается вопрос, связанный с энергией связи нуклонов в ядре.

Вводится и записывается учащимися в тетрадь, под диктовку учителя, определение удельной энергии связи. Далее для разъяснения сущности энергии связи учитель разбирает тему синтез и деление ядер. При этом, чтобы было наглядны данные понятия, нужно поочередно включить соответствующие анимации, которая показывает на примере модели, как происходит синтез и что получается в итоге, аналогично показывается и деление ядер. Важным является то, что в момент показа анимации должны комментироваться учителем (рис. 2, рис. 3).



Рис. 2

Рис. 3

Следующим этапом изучения атомной физики является введение понятия «радиоактивный распад». Педагог представляет учащимся определения излучения, которые записываются в тетрадь. Важно подчеркнуть, что при распаде образуется атом гелия, при распаде - один электрон. Данные объяснения нужно закрепить, чтобы учащиеся в дальнейшем не путались. Для этого можно продемонстрировать анимацию «радиоактивность» (рис. 4).

Рис. 4

«Закон радиоактивного распада» - следующая тема изучения атомной физики в 11 классе. Изначально учащимися должно быть усвоено при этом законспектировано в тетради понятие «период распада» и вывод формулы закона радиоактивного распада. Для зрительного представления показывают анимацию, которая демонстрирует как с течением времени убывает количество радиоактивных атомов (рис. 5).

Рис. 5

Завершающей темой рассматриваемого нами раздела физика является «Ядерный реактор», при объяснении которой можно воспользоваться озвученной анимацией. Именно благодаря ей у учащихся создастся представление о принципе работы ядерного реактора.

После рассмотренных нами тем, целесообразно привести урок обобщения и систематизации знаний. На нем учащимся повторно включаются все рассмотренные, в рамках данного раздела, анимации. Это выполняется с целью создания полноценной картины изученного ими материала. Во время вновь воспроизведенного показа анимацию можно приостановить, попросив учащихся объяснить увиденное ими явление [21].

Представленный анимационный материал, может служить основой для самостоятельного обучения, а присутствующий для каждой анимации теоретический материал сделает легче понимание того, что было увидено учениками.



Заключение

Физика - наука экспериментальная, объясняя которую используют демонстрационный эксперимент. Методика обучения физике считается одной из сложных методик преподавания. Использование компьютерных технологий при обучении физики повышает эффективность обучения, а также делает труд учителя легче.

Ввиду многих особенностей предмета, преподавание физики является той благоприятной средой, в которой можно применить многие электронные образовательные ресурсы. В основном данная работа ведется по различным направлениям, одним из которых является использование информационных технологий для демонстрации физических явлений и использование мультимедийных лабораторных работ.

В настоящее время развития компьютерных технологий, очень мало программ посвящено изучению атомной физики. И те, которые есть, содержат в себе лишь малую часть того, что необходимо ученикам для понимания этого подраздела.

На небольшом фрагменте программы (основанной на учебнике «Физика» 11 класс автор Мякишев Г.Я.), мы попытались объяснить, как целесообразно применить электронные образовательные ресурсы, чтобы обучение атомной физике было более эффективно как для обучения в классе, так и для самостоятельного усвоения материала.



Список литературы

1. Батурина Г.И. Цели и критерии эффективности обучения // Советская педагогика. 1975.

2. Громов СВ., Родина И.А. Программа по физике для 7 - 9 классов. В кн; Программы для общеобразовательных учреждений: Физика. Астрономия. 7-11 кл. / Сост. Ю.И. Дик, В.А. Коровин. М.: Дрофа, 2000.

3. Гура, В.В. Уровни педагогического проектирования электронных образовательных ресурсов для открытого образования / В.В. Гура; Таганрог, 2001.

4. Гутник Е.М., Перышкин А.В. Программа по физике для 7 - 9 классов. В кн: Программы для общеобразовательных учреждений: Физика. Астрономия. 7 - 11 кл. / Сост. Ю.И. Дик, В.А. Коровин. М.: Дрофа, 2000.

5. Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе: Пособие для учителей. Под. ред. А.А. Покровского. М.: Просвещение, 1979, 287 с.

6. Джанколи Д. Физика: В 2-х т. Т.2 Пер. С англ. И.: Мир, 1989. 667 с.

7. Дик Ю.И., Пинский А.А. Программа по физике и астрономии для 7-9 классов. В кн: Программы для общеобразовательных учреждений; Физика. Астрономия. 7 - 11 кл. / Сост. Ю.И. Дик, В.А. Коровин. М.: Дрофа, 2000. с.13 - 21.

8. Калапуша Л.Г. Моделирование в курсе физики средней школы. Автореф. капд. пед. наук. М., 1966. 118 с.

9. Калмыкова З.И. Продуктивное мышление как основа обучаемости. М.: Педагогика, 1981. 241 с.

10. Касьянов В.А. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. Учреждений. 4-е изд. М.: Дрофа, 2004. 416 с.

11. Коджаспирова, Г.М., Петров К.В. Технические средства обучения и методика их использования. Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. Заведений. М.: Академия, 2002. 256 с.

12. Купер Л. Физика для всех: В 2-х т. Т.2. Современная физика: Пер. С англ. М.: Мир, 1973. 382 с.

13. Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. 4-е изд. М.: Просвещение, АО «Московские учебники», 1997. 254 с.

14. Научные основы школьного курса физики. Под. Ред. Я. Шамаша, Э.Е. Эвенчика. М.: Педагогика, 1985. 242 с.

15. Пеннер А.В. Проблема модельности и наглядности в преподавании атомной физики. // Физика в школе. 1970. № 2.

16. Песин А.И. Моделирование как средство активизации познавательной деятельности учащихся при обучении физике: Автореф. дис. канд. Пед. наук, М., 1989. 16 с.

17. Селевко, Г.К. Современные образовательные технологии: Учеб. пособие / Г.К. Селевко, - М.: Народное образование, 1998. 256 с.

18. Солодухин Н.А. Моделирование как метод обучения физике в средней школе. Автореф. канд. пед. наук. М., 1971. 23 с.

19. Булгагова, Е.Т. Использование информационных технологий в учебном процессе. URL: http://science.ncstu.ru/articles/hs/12/07.pdf/file_download (дата обращения 25.02.18).

20. Заседание Совета по развитию информационного общества в России 8 июля 2010 года. // Портал экспертно-консультативной группы Совета при президенте РФ по развитию информационного общества РФ. URL: http://www.infosovet.ru/hotnews/245-2010-07-08 (дата обращения 27.02.18)

21. Модели в изучении физики. URL: https://www.vascak.cz/physicsanimations.php?l=ru (дата обращения 20.02.18)

22. Мосолков, А. Е. Электронные образовательные ресурсы нового поколения (ЭОР). URL: http://www.metod-kopilka.ru/page-article-8.html (дата обращения 06.03.18).

23. Осин, А.В. Электронные образовательные ресурсы нового поколения: открытые образовательные модульные мультимедиа системы. / А.В. Осин // Единое окно. URL: http://window.edu.ru/window/library?p_rid=45271 (дата обращения 11.03.18)

24. Требования к электронному учебнику. URL: http://studbooks.net/1898003/pedagogika/trebovaniya_elektronnomu_uchebniku (дата обращения 11.03.18)

25. Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы// Портал Министерства образования и науки РФ. URL: http://www.fasi.gov.ru/fcp/npki/ (дата обращения 13.03.18)

Размещено на Allbest.ru

...